操作系統(tǒng)課程設計模板

課程設計說明書課程名稱： 操作系統(tǒng)課程設計專業(yè)：計算機科學與技術(shù)班級：2014級2班設計人： 劉威 山東科技大學2016年05月山東科技大學課程設計任務書課程設計題目：進程調(diào)度模擬設計原始資料：計算機操作系統(tǒng)（第四版）面向?qū)ο蟪绦蛟O計C++設計應解決下列各主要問題：1.先到先服務調(diào)度2.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度3.高響應比優(yōu)先調(diào)度4.（搶占式）優(yōu)先權(quán)調(diào)度5.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度設計說明書應附有下列圖紙：調(diào)度算法流程圖小組分工說明：獨立完成六、命題發(fā)出日期：2015.09.29設計完成日期：2016.01.15指導教師評語成績：指導教師（簽章）：年月日山東科技大學學生課程設計目錄一、生產(chǎn)者與消費者問題 21.1需求分析 21.3詳細設計 21.4調(diào)試分析 21.5用戶使用說明 2二、 32.1需求分析 32.3詳細設計 32.4調(diào)試分析 32.5用戶使用說明 3三、 43.1需求分析 43.3詳細設計 43.4調(diào)試分析 43.5用戶使用說明 4四、 54.1需求分析 54.3詳細設計 54.4調(diào)試分析 54.5用戶使用說明 5五、 65.1需求分析 65.3詳細設計 65.4調(diào)試分析 65.5用戶使用說明 6六、課程設計總結(jié) 7

一、進程調(diào)度算法模擬1.1需求分析在多道程序環(huán)境下，內(nèi)存中存在著多個進程，其數(shù)目往往多于處理機數(shù)目。這就要求系統(tǒng)能按某種算法，動態(tài)地將處理機分配給處于就緒狀態(tài)的一個進程，使之執(zhí)行。分配處理機的任務是由處理機調(diào)度程序完成的。對于大型系統(tǒng)運行時的性能，如系統(tǒng)吞吐量、資源利用率、作業(yè)周轉(zhuǎn)時間或相應的及時性等，在很大程度上取決于處理機調(diào)度性能的好壞。因而，處理及調(diào)度便成為OS中至關(guān)重要的部分。1.1.1調(diào)度算法目標1、根據(jù)系統(tǒng)的資源分配策略所規(guī)定的資源分配算法2、利用編程語言，模擬實現(xiàn)先來先服務、最短作業(yè)優(yōu)先、高響應比優(yōu)先優(yōu)先、（搶占式）優(yōu)先權(quán)、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法3、針對模擬進程，利用進程調(diào)度算法進行調(diào)度1.2概要設計（1）先到先服務調(diào)度算法按照進程的到達時間從小到大進行排序，放入就緒隊列中，每次調(diào)度都是從就緒隊列中選擇對頭的進程進入內(nèi)存，運行此程序至完成，然后繼續(xù)從就緒隊列中再次調(diào)入一個進程，運行，結(jié)束。重復上述過程直到就緒隊列中所有進程全部運行完成。（2）最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法從就緒隊列中選出一個服務時間最短的進程，將其調(diào)入內(nèi)存，將CPU分配給它，使它立即執(zhí)行并一直執(zhí)行到完成，然后再從當前就緒隊列中選出一個服務時間最短的進程，調(diào)入內(nèi)存執(zhí)行到完成。重復此過程直到所有進程全部執(zhí)行完成。（3）高響應比優(yōu)先調(diào)度算法從就緒隊列中選擇響應比最高的進程投入運行，直至該進程運行完畢，謝紅付上述操作直至就緒隊列進程全部完成。（4）搶占式優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法從就緒隊列中選出一個優(yōu)先權(quán)最高的進程，將其調(diào)入內(nèi)存，并為其分配CPU，如就緒隊列中存在進程優(yōu)先級高于當前運行內(nèi)存的優(yōu)先級，則運行優(yōu)先級高的進程，另一進程放進就緒隊列，然后再次重復上述過程直至進程運行完畢。（5）時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將所有的就緒進程按先來先服務的原則排成一個隊列，每次調(diào)度時，把CPU分配給隊首進程，并執(zhí)行一個時間片。當執(zhí)行的時間片用完，調(diào)度進程便停止該進程的執(zhí)行，并將它送往就緒隊列的末尾，然后再把CPU分配給就緒隊列中新的隊首進程，同時也讓1.3詳細設計1.3.1先到先服務調(diào)度先到先服務調(diào)度算法按照進程的到達時間從小到大進行排序，放入就緒隊列中，每次調(diào)度都是從就緒隊列中選擇對頭的進程進入內(nèi)存，運行此程序至完成，然后繼續(xù)從就緒隊列中再次調(diào)入一個進程，運行，結(jié)束。重復上述過程直到就緒隊列中所有進程全部運行完成。開始開始依次輸入進程（包括進程名，到達時間，完成時間）根據(jù)進程到達時間進行排序講排好序的進程按序輸出結(jié)束1.3.2最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法從就緒隊列中選出一個服務時間最短的進程，將其調(diào)入內(nèi)存，將CPU分配給它，使它立即執(zhí)行并一直執(zhí)行到完成，然后再從當前就緒隊列中選出一個服務時間最短的進程，調(diào)入內(nèi)存執(zhí)行到完成。重復此過程直到所有進程全部執(zhí)行完成。。開始開始依次輸入進程（包括進程名，到達時間，完成時間）當前是否有進程運行將進程按到達時間排成一個隊列YN等待進程運行完成從隊列中選擇短進程運行結(jié)束1.3.3高響應比優(yōu)先調(diào)度高響應比優(yōu)先調(diào)度算法從就緒隊列中選擇響應比最高的進程投入運行，直至該進程運行完畢，謝紅付上述操作直至就緒隊列進程全部完成。開始開始輸入進程，根據(jù)到達時間排成就緒隊列是否有進程運行結(jié)束Y響應比大的進程優(yōu)先運行N等待就緒隊列是否為空NY1.3.4（搶占式）優(yōu)先權(quán)調(diào)度搶占式優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法從就緒隊列中選出一個優(yōu)先權(quán)最高的進程，將其調(diào)入內(nèi)存，并為其分配CPU，如就緒隊列中存在進程優(yōu)先級高于當前運行內(nèi)存的優(yōu)先級，則運行優(yōu)先級高的進程，另一進程放進就緒隊列，然后再次重復上述過程直至進程運行完畢。開始開始輸入進程（包括進程名，到達時間，完成時間，優(yōu)先級）將進程放入就緒隊列中隊列中進程優(yōu)先級是否大于運行進程的優(yōu)先級將運行進程放入就緒隊列中并替換為優(yōu)先級高的進程Y進程運行完成就緒隊列是否為空結(jié)束NYN1.3.5時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將所有的就緒進程按先來先服務的原則排成一個隊列，每次調(diào)度時，把CPU分配給隊首進程，并執(zhí)行一個時間片。當執(zhí)行的時間片用完，調(diào)度進程便停止該進程的執(zhí)行，并將它送往就緒隊列的末尾，然后再把CPU分配給就緒隊列中新的隊首進程，同時也讓它執(zhí)行一個時間片開始開始輸入進程信息，按FCFS排列就緒隊列為空？結(jié)束NY就緒隊列首運行時間片到，運行進程占用時間+1運行進程已占用cpu時間達到所需時間將該進程調(diào)到隊尾N進程完成，撤銷1.3.1設計思想1.3.2模塊設計1.4調(diào)試分析1.5用戶使用說明

二、生產(chǎn)者消費者問題2.1需求分析生產(chǎn)者-消費者問題的總體目標：在Windows的開發(fā)環(huán)境下，利用所學C++語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識，利用程序?qū)崿F(xiàn)經(jīng)典的生產(chǎn)者-消費者問題的輸出，以幫助我們更好的理解和應用進程同步的原理。2.1.1算法設計目標有一個生產(chǎn)者在生產(chǎn)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品將提供給若干個消費者去消費，為了使生產(chǎn)者和消費者能并發(fā)執(zhí)行，在兩者之間設置一個具有多個緩沖區(qū)的緩沖池，生產(chǎn)者將它生產(chǎn)的產(chǎn)品放入一個緩沖區(qū)中，消費者可以從緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品進行消費，顯然生產(chǎn)者和消費者之間必須保持同步，即不允許消費者到一個空的緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品，也不允許生產(chǎn)者向一個已經(jīng)放入產(chǎn)品的緩沖區(qū)中再次投放產(chǎn)品。2.2概要設計2.2.1 在同一個進程地址空間內(nèi)執(zhí)行的兩個線程。生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品，然后將物品放置在一個空緩沖區(qū)中供消費者線程消費。當生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品時，如果沒有空緩沖區(qū)可用，那么生產(chǎn)者線程必須等待消費者線程釋放出一個空緩沖區(qū)。2.2.2消費者功能消費者線程從緩沖區(qū)中獲得物品，然后釋放緩沖區(qū)。當消費者線程消費物品時，如果沒有滿的緩沖區(qū)，那么消費者線程將被阻塞，直到新的物品被生產(chǎn)出來。2.3詳細設計2.3.1設計思想2.3.22.4調(diào)試分析2.5用戶使用說明

三、內(nèi)存分配與跟蹤3.1需求分析內(nèi)存管理問題的總體目標：在Windows的開發(fā)環(huán)境下，利用所學C++語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識，利用程序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)存管理問題的輸出，以幫助我們更好的理解和應用進程同步的原理。3.1.1設計目的 從不同側(cè)面了解Windows2000／XP對用戶進程的虛擬內(nèi)存空間的管理、分配方法。同時需要了解跟蹤程序的編寫方法(與被跟蹤程序保持同步