操作系统上机实验2.docx
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实验目的与要求
实验三 存储管理实验指导
本实验的目的是通过请求页式存储管理中的页面调度算法模拟设计,了解虚拟存储技术的特点,掌握请求页式存储管理中的页面调度算法,并会计算缺页中断率。
实验预备内容
掌握请求页是存储管理中的页面调度算法.缺页中断率的计算。
通过指令序列。
实验内容
设定一个指令序列,设定内存中分配的页数。
模拟指令序列的执行,将指令流转换为地址流,指出该地址是否在内存,如果不在内存输出淘汰的页和调入的页;如果在内存输出其页号和页内地址,并计算缺页中断率。
使用的页面淘汰算法为先进先出的算法。
即模拟页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断,并用先进先出调度算法(FIFO)处理缺页中断。
实验提示
①为了装入一页而必须调出一页时,如果被选中调出的页面在执行中没有修改过,则不必把该页重新写到磁盘上。
因此在页表中可以增加是否修改过的标志,当执行“存”指令,
“写”指令时把对应页的修改标志置成“1”表示该页修改过,否则为“0”表式没有修改过。
页表格式如表1所示。
②设计一个地址转换程序来模拟硬件的地址转换和缺页中断。
当访问的页在主存时则形成绝对地址,但不去模拟指令的执行,可用输出转换后的绝对来表示一条指令已完成。
当访问的页不在主存时则输出“*该页页号”来表示硬件产生了一次缺页中断。
模拟地址转换的程序流程图如附图。
③编制一个FIFO页面调度程序。
FIFO页面调度算法总是先调出作业中最先进入主存的那一页,因此可以用一个数组来构成页号队列。
数组中每个元素是该作业已在主存的页,假定分配给作业的主存块数为M,且该作业开始的M页已装入主存,则数组可由M个元素组成:
P[0],[1],P[2],……,P[M]
它们的初值为:
P[0]=0,P[1]=1,……,P[M-1]=M-1
用一指针K指示当要装入新页时应调出的页在数组中的位置,K的初值为“0”。
当产生缺页中断后,操作系统总是选择P[K]所指示的页面调出,然后执行
P[K]=要装入的新页页号K=(K+1)MODM
在实验中不必实际地启动磁盘执行调出一页和装入一页的工作,而用输出“OUT调出的页号”和“IN要装入的页号”来模拟一次调出和装入的过程。
模拟程序的流程图见附图。
④假定主存的每块长度为1024个字节,现有一个共7页的作业,其副本已在磁盘上。
系统为该作业分配了4个主存块,且该作业的第0页至第3页已经装入主存,其余3
页尚未装入主存,该作业的页表见附表2。
如果该作业依次执行的指令序列如附表3所示。
依次执行的指令序列来调式你所设计的程序。
⑤为了检查程序的正确性,可自行确定若干组指令序列,运行设计的程序,核对执行结
开始
取一条指令
取指令中访问的页号→L查页表
是
否(产生缺页中断)
页标志=1
形成绝对地址
是
是“
置L 否
输出“*
输出绝对地址
是
否
有后继指令?
A
B
取下一条指令
结束
果。
A
B
J=P[K]
是
J
否
输出“OUT
输出“IN
P[K]=L
修改页表
程序:
#include#include#include#include#defineSIZE7
#defineM4
structpagetable_type
{
intpgno;intflag;
intmemblockno;intmodiflag;
intdiskplace;
};
structopefile_type
{
charopera;intpgno;intpgaddr;
};
charflname[20];voidsave()
{
FILE*fps;inti=0;
structopefile_typeope;if((fps=fopen(flname,"wb"))==NULL)
{
printf("canotopenfile\n");return;
}
printf("请输入命令(cdd),输入空格为结束.\n");cin>>ope.opera>>ope.pgno>>ope.pgaddr;
// scanf("%c%d%d\n",&ope.opera,&ope.pgaddr,&ope.pgno);printf("%c%d%d\n",ope.opera,ope.pgno,ope.pgaddr);while((ope.opera!
='e')&&(ope.opera!
='E'))
{
if(fwrite(&ope,sizeof(opefile_type),1,fps)!
=1)printf("filewriteerror\n");
printf("请输入命令(cdd),输入e/E为结束.\n");cin>>ope.opera>>ope.pgno>>ope.pgaddr;
// scanf("%c%d%d\n",&ope.opera,&ope.pgaddr,&ope.pgno);
printf("%c%d%d\n",ope.opera,ope.pgno,ope.pgaddr);
};
printf("命令输入结束.\n");fclose(fps);
};
voidreadm()
{
FILE*fpm;
structopefile_typeopem;if((fpm=fopen(flname,"rb"))==NULL)
{
printf("文件打开错!
");return;//exit(0);
};
if(fread(&opem,sizeof(structopefile_type),1,fpm)!
=1)
{
if(feof(fpm))
{
// printf("\nendoffile!
\n");fclose(fpm);
return;
}
printf("文件读错误.");return;//exit(0);
};
while(!
(feof(fpm)))
{
printf("%c%d%d\n",opem.opera,opem.pgno,opem.pgaddr);
if(fread(&opem,sizeof(structopefile_type),1,fpm)!
=1)
{
if(feof(fpm))
{
// printf("endoffile");fclose(fpm);
return;
}
printf("文件读错误.");return;//exit(0);
};
}
}
voidmain()
{
charcff;
FILE*fpm;
structpagetable_typepgt[SIZE];inttemp,l,k,j,counter=0;
structopefile_typeopem;
intp[M];
printf("命令文件是否存在?
Y/N?
");cff=getchar();
printf("请输入文件名:
");scanf("%s",flname);if((cff=='n')||(cff=='N'))
{
printf("文件不存在建立文件!
\n");save();
}
readm();for(temp=0;temp{
printf("%s%d%s","请输入页表的第",temp,"项的值(ddddd):
");
scanf("%d%d%d%d%d",&pgt[temp].pgno,&pgt[temp].flag,&pgt[temp].memblockno,&pgt[temp].modiflag,&pgt[temp].diskplace);
// printf("\n");
};
if((fpm=fopen(flname,"rb"))==NULL)
{
printf("文件打开错!
\n");return;//exit(0);
};
if(fread(&opem,sizeof(structopefile_type),1,fpm)!
=1)
{
if(feof(fpm)){printf("\nendoffile!
\n");return;}
printf("文件读错误.\n");return;//exit(0);
};
for(temp=0;tempk=0;
printf("运行结果显示:
\n");while(!
(feof(fpm)))
{
l=opem.pgno;
sb:
if(pgt[l].flag==1)
{
}
else
{
temp=pgt[l].memblockno*1024+opem.pgaddr;
if((opem.opera=='s')||(opem.opera=='S'))pgt[l].modiflag=1;
printf("第%d指令访问的绝对地址为%d\n",counter+1,temp);counter++;
// printf("%d%s\n",l,"页号");j=p[k];
// printf("%d\n",pgt[j].modiflag==1);if(pgt[j].modiflag==1)
printf("%s%d\n","OUT:
",j);
printf("%s%d\n","IN:
",l);p[k]=l;
pgt[j].flag=0;pgt[l].flag=1;
pgt[l].memblockno=pgt[j].memblockno;pgt[j].memblockno='';
k=(++k==M?
0:
k);
gotosb;
}
if(fread(&opem,sizeof(structopefile_type),1,fpm)!
=1)
{
if(feof(fpm)){printf("endoffile");return;}
printf("文件读错误.\n");return;//exit(0);
};
}
fclose(fpm);
}
实验目的与要求
实验四 文件系统实验
本实验的目的是通过建立一个简单的多用户二级文件系统的设计,加深理解文件系统的内部功能和实现方式。
实验预备内容
(1)掌握文件系统的管理。
(2)了解文件系统的功能
实验内容
实现一个简单的多用户二级文件系统。
要求该文件系统具有以下功能:
① 用户登录
② 列文件目录
③ 创建文件
④ 删除文件
⑤ 打开文件
⑥ 关闭文件
⑦ 读文件
⑧ 写文件
命令格式
① 列文件目录格式
list
②创建文件命令格式
create(文件名,记录长度,文件属性)
③删除文件命令格式
delete(文件名)
④打开文件命令格式
open(文件名,打开方式)
⑤关闭文件命令格式
close(文件名)
⑥读文件命令格式
read(文件名,记录号)
⑦ 写文件命令格式
write(文件名,记录号)
使用的数据结构
一级目录(主目录MFD)
用户名
用户文件目
字符型
(20 整数型
录地址
二级目录(用户文件目录UFD)
文件名 文件属性
记录长度
文件地址
字符型(20)
字符型(10)
整数型
整数型
已打开文件名表(UOF)
文件名
文件属性 记录
状态(打开/ 读指针写指针
字符型(20 字符型(10整数型
整数型(1
整数型整数型
初始化目录表(
初始化已打开文件表(UOF输入用户名
是合法用户?
(在MFD
是
否
输入命令
分析命令
leteli
他
无此用户
调用
误
序 错
程
用
用 调
调用调
用
用 调
调用 调
nd 其
e
st
itede
readwr
lose
en c
reateop
c
主程序算法描述
“建立文件”算法描述
查该用户的UFD
无
在UFD
在UOF
有
UFD
有
无
找一磁盘空闲
无
有
块
在UFD
空闲块的块号记为i
显示:
有同名文件,
显示
显示:
在UFD
在UFD
:
磁
在UFD
显示:
“
打开文件算法描述
查该用户的UFD
有 UFD 无
查用户的UOF
否
显示:
示:
UOF
无 有
文件属性与操作
是 否
该文件为建立
是
在UOF
显示
:
显
:
显
写指针=UOF
显示:
“
示
查该用户的UOF
有
UOF
无
否
该文件为建立状态
否
文件属性为“
是
顺序修改是
写到“
显示:
“
取出
显示
记录文件连接字,修改“
写入找到的磁盘块中(用显示磁盘块号来模拟)
显示:
“
显示:
“
把记录信息
修改
找一空闲块
:
“
找出存放
否
把记录信息
是
写文件算法描述
查该用户的UOF
UOF
有 无
从“
显示:
出送给用户(用显
按读长度把记录信息读
修改“
显示:
“
读文件算法描述
示磁盘块号来模拟)
查该用户的UOF
否
文件为“
是
否
文件为“
是
显示:
“
置文件
消除该文件在UOF
显示:
“
关闭文件算法描述
结束标志
删除文件算法描述
查该用户目录UFD
UFD
查该用户目录UOF
有 无
在UOF
无
有
UOF
置文件结束标志
归还该文件所占的存储空间
消除该文件在UFD
显示“
列文件目录算法描述
对
输
对
输
输
输
实验用参考数据
主文件目录:
(最多10项)
uname(用户名)
uaddr(首地址)
user1
20
user2
60
user3
100
user4
140
user5
180
user6
220
user7
260
user8
300
user9
340
380
user10
用户文件目录:
(每个用户最多10个文件)
所属用户
fname
fattr
Record1
addrf
user1
u1fi
r
10
22
user1
u1f2
rw
20
24
user1
u1f3
rw
30
26
user2
u2f1
rw
25
62
user2
u2f2
rw
35
64
user3
u3f1
rw
15
102
user3
u3f2
rw
5
104
user5
u5f1
r
40
142
user5
u5f2
rw
45
144
用户打开文件名表:
(每个用户最多6个)
fname
fattr
record1
fstatue
readp
writep
u1fi
r
10
1
70
u1f3
rw
30
0
10
u2f1
rw
25
0
50
u3f1
rw
5
1
40
u5f1
r
40
1
60
u5f2
rw
45
0
80
程序:
#include#include#defineN10
#defineL10
#defineS6structmfd_type
{
char uname[20];intuaddr;
};
structufd_type
{
charfname[20];charfattr[10];int recordl;intaddrf;
};
structuof_type
{
charfname[20];charfattr[10];intrecordl;
charfstatue;//1:
建立0:
打开intreadp;
intwritep;
};
intfdph[N*L];//存放文件在磁盘上的第一个空间编号intfdpt[N*L];//存放文件在磁盘上的最末一个空间编号intdisk[400];//存放磁盘空闲块号
intdiskt,diskh;//空闲块的尾、首指针最末structmfd_typemfd[N];
structufd_typeufd[N*L];structuof_typeuof[N*S];
inttemp,mi,ni,uno,ucounter;
voidcreate(charcfname[20],intcrecordl,charcfattr[10])
{
intcltemp1=uno*L,cltemp2=(uno+1)*L,frd;
while((cltemp1=0))cltemp1++;
if(strcmp(ufd[cltemp1].fname,cfname)!
=0)
{
cltemp1=uno*L;
while((cltemp1=0))cltemp1++;if(strcmp(ufd[cltemp1].fname,"")==0)
{
frd=cltemp1;cltemp1=uno*S;cltemp2=(uno+1)*S;
while((cltemp1=0))cltemp1++;if(strcmp(uof[cltemp1].fname,"")==0)
{
if(disk[diskh]!
=-1)
{
strcpy(uof[cltemp1].fname,cfname);strcpy(uof[cltemp1].fattr,cfattr);uof[cltemp1].recordl=crecordl;uof[cltemp1].fstatue=1;uof[cltemp1].readp=disk[diskh];uof[cltemp1].writep=disk[diskh];fdph[frd]=disk[diskh];fdpt[frd]=disk[diskh];strcpy(ufd[frd].fname,cfname);strcpy(ufd[frd].fattr,cfattr);ufd[frd].recordl=crecordl;ufd[frd].addrf=disk[diskh];diskh=disk[diskh];
printf("%s\n","文件建立成功!
");
}
elseprintf("%s\n","磁盘没有空间,不能建文件!
");
}
elseprintf("%s\n","没有空的登记拦1,不能建文件");
}
elseprintf("%s\n","没有空的登记拦2,不能建文件");
}
elseprintf("%s\n","同名文件不能建立!
");
};
voidopen(charpfname[20],charooptype[10])
{
intcltemp1=uno*L,cltemp2=(uno+1)*L;intcltemp3=uno*S,cltemp4=(uno+1)*S;
while((cltemp1=0))cltemp1++;if(strcmp(ufd[cltemp1].fname,pfname)==0)
{
while((cltemp3=0))cltemp3++;
if(strcmp(uof[cltemp3].fname,pfname)==0)//有文件
{
if(uof[cltemp3].fstatue==0)printf("%s\n","文件已打开!
");elseprintf("%s\n","此文件正在建立,不能打开!
");
}
else//无文件
{
打开!
");
if(strcmp(ufd[cltemp1].fattr,ooptype)!
=0)printf("%s\n","操作不合法,不能
else
{
cltemp3++;
cltemp3=uno*S;
while ((cltemp3=0))
if(strcmp(uof[cltemp3].fname,""))
printf("%s\n","在已开表中没有空拦,不能打开文件!
");
}
}
else
else
{
}
}
strcpy(uof[cltemp3].fname,pfname);uof[cltemp3].recordl=ufd[cltemp1].recordl;strcpy(uof[cltemp3].fattr,ufd[cltemp1].fattr);uof[cltemp3].readp=ufd[cltemp1].addrf;uof[cltemp3].writep=ufd[cltemp1].addrf;uof[cltemp3].fstatue=0;
printf("%s\n","打开文件成功!
");
printf("%s\n","此文件已不存在,不能打开!
");
};
voidwrite(charwfname[20],intwrecordno)
{
intcltemp1=uno*L,cltemp2=(uno+1)*L;intcltemp3=uno*S,cltemp4=(uno+1)*S;
while((cltemp3=0))cltemp3++;if(strcmp(uof[cltemp3].fname,wfname))printf("文件没有建立或打开,不能写");//在已开
文件中没有次文件,不能写
else//文件建立或打开
{
if(uof[cltemp3].fst