操作系统原理--课程设计大纲

操作系统原理课程设计教学大纲课程代码03305022课程名称（中文）操作系统原理课程设计课程名称（英文）Course Design of Operation System Principle适用专业计算机科学与技术专业学时数1周学分数1制定单位计算机科学系制定时间2011年09月一、课程设计的目的（黑体小四号） 通过本课程设计，使学生对操作系统的核心概念和算法有一个透彻的理解，并对系统运行的机制有一个全面的掌握，从而充分理解系统调用与程序设计之间的关系。二、课程设计教学的基本内容和要求（黑体小四号）（1） 设计题目1操作系统的进程调度（处理机调度-优先权调度）2操作系统的进程调度（处理机调度-时间片轮转调度）3操作系统的进程同步（读者-写者问题）4操作系统的死锁实验（车辆死锁问题）5操作系统的进程通信（管道通信）6操作系统的进程通信（Socket通信）7操作系统存储管理（页故障率反馈模型实验）8设备管理9 Proc文件系统10进程通信（软中断，管道、队列）11增加新的设备驱动程序12进程调度优先数法与简单轮转法13请求页式存储管理14文件操作与管理（2）主要技术指标和要求进程是操作系统最重要的概念之一，进程调度又是操作系统核心的主要内容。本实习要求学生独立地用高级语言编写和调试一个简单的进程调度程序。调度算法可任意选择或自行设计。提高存储器的效率始终是操作系统研究的重要课题之一。虚拟存储技术是用来扩大内存容量的一种重要方法。学生应独立地用高级语言编写几个常用的存储分配算法，并设计一个存储管理的模拟程序，对各种算法进行分析比较，评测其性能优劣，从而加深对这些算法的了解。文件管理是操作系统的一个极为重要的组成部分。学生应独立地用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解，掌握它们的实施方法，加深理解课堂上讲授过的知识。（3）方案选择及工作原理l 设计一个有n个进程并发的进程调度程序。每个进程由一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块一般应该包含下述信息：进程名、进程优先数、进程需要运行的时间、占用CPU的时间以及进程的状态等，且可按调度算法的不同而增删。l 调度程序应包含23种不同的调度算法，运行时可任意选一种，以利于各种算法的分析比较。l 算法应能显示或打印各个进程的PID、状态（运行状态R、等待状态W等）和参数（已运行时间等）的变化情况，便于观察诸进程的调度过程l 最佳淘汰算法(OPT)。这是一种理想的算法，可用来作为衡量其他算法优劣的依据，在实际系统中是难以实现的，因为它必须先知道指令的全部地址流。由于本示例中已预先生成了全部的指令地址流，故可计算出最佳命中率。该算法的准则是淘汰已满页表中不再访问或是最迟访问的的页。这就要求将页表中的页逐个与后继指令访问的所有页比较，如后继指令不在访问该页，则把此页淘汰，不然得找出后继指令中最迟访问的页面淘汰。可见最佳淘汰算法要花费较长的运算时间。l 最近最少使用页淘汰算法(LRU)。这是一种经常使用的方法，有各种不同的实施方案，这里采用的是不断调整页表链的方法，即总是淘汰页表链链首的页，而把新访问的页插入链尾。如果当前调用页已在页表内，则把它再次调整到链尾。这样就能保证最近使用的页，总是处于靠近链尾部分，而不常使用的页就移到链首，逐个被淘汰，在页表较大时，调整页表链的代价也是不小的。（4）设计成果的要求。课程设计应严格按照要求完成,在系统调试成功后, 需要提供以下资料:a. 操作系统课程设计报告； b. 系统的结构、原理框图和模块等的详细说明；c. 用户使用说明书和参考资料；三、课程设计的进度安排（黑体小四号）本课程设计共1周，采用分散方式完成，安排在授课过程中的不同阶段完成不同的部分,在课程结束后将全部或部分有机地组合起来，构成一个完整的系统。教学包括内容如下:（1）下达设计任务书(题目、要求、参考资料及讲授必要的设计思路)。（2）在教师指导下, 学生进行系统设计分析,完成设计方案。（3）学生独立完成编程调试, 实现课程设计要求的系统功能。（4）提交课程设计报告书,教师进行最后评估。四、课程设计的考核（黑体小四号）通过进度检查、设计答辩和报告评审了解学生的设计水平，根据任务完成的情况，设计报告的质量，系统运行状态及平时讨论和设计的积极程度全面准确评定成绩。评定的主要参考依据有:1. 系统功能的完成程度（功能、界面、特色、编程量、可用性）。 20%2. 设计报告的质量。 40%3. 上机检查结果和回答问题的程度。 20%4. 平时检查情况。 20%五、指导书、参考资料 （黑体小四号）1. 操作系统实验教程（linux版） 潘景昌 等 编著 清华大学出版社 20102. 操作系统原理与linux系统实验庞丽萍 等 编著 机械工业出版社 2011六、其他（黑体小四号）1、对先修课程的要求；要求学生已有先导课程数据结构和一门高级程序设计语言的基础。学生每3到4人为一课题小组，组长1名，小组成员要求分工明确、密切协作，共同完成系统的设计和调试运行，最后按要求完成课程设计报告书。2、注意事项；a) 考察要求。应用课程所教授的知识，实际编制一个系统设计与验证程序，并提交相应报告。b) 需要提交的材料。程序源代码、课程设计报告。其中，报告内容要求涵盖：问题的分析、程序的设计、程序的实现及测试情况（截图说明）、应用理论知识的情况。制定者 系主任