操作系统实验指导书(全).doc-资料库

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《操作系统原理及应用》实验指导书操作系统原理实验指导书杨宏雨 2010-12-30 0

《操作系统原理及应用》实验指导书目录前言...........................................................................................................................2 实验一 Linux 环境实验（一）：linux 使用环境................................................. 3 实验一 Linux 环境实验（二）：Linux 下 C 编程环境...................................... 6 实验二进程观察实验（一）：多进程环境.......................................................12 实验二进程观察实验（二）：进程的控制.......................................................22 实验三进程的同步互斥实验.............................................................................28 实验四生产者消费者实验（一）：用信号量实现 PV 操作............................35 实验四生产者消费者实验（二）：共享存储区的同步互斥...........................42 实验五作业调度实验.........................................................................................50 实验六存储管理实验（一）：内存管理.............................................................4 实验六存储管理实验（二）：内存分配与回收模拟.........................................7 实验七设备管理实验（一）：设备管理...........................................................13 实验七设备管理实验（二）：设备分配与回收模拟.......................................18 实验八文件管理实验.........................................................................................22 附录一：Linux 简介.............................................................................................. 28 附录二：Linux 命令速查..................................................................................... 32 1

《操作系统原理及应用》实验指导书前言该操作系统实验指导书是为基于 linux 操作系统的实验课程准备的。如下图所示，实验中涉及的程序属于 linux 操作系统中的应用程序层次。实验内容涉及进程管理、内存管理、设备管理及文件管理。实验类型如下： 1、使用命令观察； 2、编写用户级程序，使用系统调用或库函数观察； 3、编写用户级程序，模拟操作系统内核的工作机制。其中前两种属于观察型实验，第三种属于模拟型实验。在本实验指导书中，三种方式相结合。 2

《操作系统原理及应用》实验指导书实验一 Linux 环境实验（一）：linux 使用环境实验目的能使用常用的 linux 命令，熟悉 linux 使用环境实验内容（1）登录后创建一个用户帐号，帐号名是：” os”+你的学号，如 os104 （2）重新以这个新的帐号登录，在你的当前用户主目录下，新建目录 lab1 （3）设置文件访问权限（4）结合帮助及附录二，练习使用其它常用命令实验基础预习附录 1：Linux 简介；附录 2：linux 命令速查实验指导（一）linux 的登录与退出 1、本地登录 linux 根据系统配置的不同，有文本和图形两种登录模式。 (1)如果是文本登录模式，则步骤如下： login：（输入 username） password：（输入密码，注意密码不会回显）登录成功则出现提示符。如果要进入图形界面环境则输入：startx (2)如果是图形登录模式，则输入用户名和密码之后即可直接进入图形界面环境。 2、远程登录 linux 服务器在 DOS 环境下用 MS 提供的 telnet 程序（也可使用 WINDOWS 自带的 telnet 图形界面程序或多功能的 S-Term 终端程序），可使 PC 成为 linux 主机的一台仿真终端。多个终端或仿真终端可以同时登录同一台 Linux 系统，分时使用 Linux 操作系统。连接 telnet 主机名（或主机的 IP 地址）例： telnet www.yahoo.com 或 telnet 140.122.77.120 (2)登录连接成功之后，输入用户名和密码，即可以终端模式分时使用 linux 操作系统。 3

《操作系统原理及应用》实验指导书 (3)退出在 linux 系统提示符$下，输入 logout、exit 或 shutdown，例：$ logout （二）学会使用帮助 (1) man：命令在线帮助在使用其它命令之前，先认识一下 Linux 的在线帮助 man。在 Linux 下，当你要查找一个命令的用法的，你可以通过 man 命令名来源得命令的详细说明。因为每个 Linux 都有一份 man 文档，所以介绍命令的时候我们只是简直介绍一下命令的学用选项。如果想查看命令的详细说明，请自己看 man。执行格式： man ls 例： (2)info：显示说明 man command 查询 ls 这个指令的用法执行格式: info command-name 例: 功能:查看gcc的说明,按上下箭头选定菜单,回车进入,"u"键返回上级菜单. info gcc info不加参数则进入最上一级菜单. （三）目录及文件管理 (1)在用户主目录下为每个实验创建一个目录。 [os001@localhost os001]#pwd [os001@localhost os001]#mkdir lab1 [os001@localhost os001]#cd lab1 [os001@localhost lab1]# (2)编辑程序，设置文件访问权限。 [os001@localhost lab1]#vi test.c :wq [os001@localhost lab1]# ls -l -rw-r--r-- [os001@localhost lab1]# chmod u+x,g+x,o-r test.sh 1 root root 6 6 29 15:30 test.c [os001@localhost lab1]# ls -l -rwxr-x--- 1 root root 6 6 29 15:30 test.c Linux 将用户分成三类：文件用户属主，同组用户，其他用户，分别用 u，g，o 表示。基本权限包括读、写、执行，分别用 r，w，x 表示。 4

《操作系统原理及应用》实验指导书 (3)结合帮助及附录二，练习使用其它常用命令，如下。 1）目录操作:ls,mkdir,rmdir,cd,pwd 2）文件操作:more file1,cp,mv 3）系统询问与权限口令:su,chmod 4）I/O 命令: com1|com2 ,com>file1 5）用户帐号管理 5

《操作系统原理及应用》实验指导书实验一 Linux 环境实验（二）：Linux 下 C 编程环境实验目的 1、了解 Linux 主要目录内容。 2、掌握在 linux 环境下开发 C 程序的一般流程。 3、学会利用 vi 编辑器来编辑、gcc 编译、gdb 调试 C 程序。实验基础一、Linux 主要目录内容（1）/：根目录（2）/bin：存放了使用者最常用的命令（3）/boot：引导核心的程序目录（4）/dev：包含了所有 Linux 的外部设备名（5）/etc：包含了系统管理所需要的配置文件和子目录，是系统中最重要的目录之一（6）/home：用来存放用户主目录的地方（7）/lib：存放了系统最基本的动态链接（8）/lost+found：一般是空的（9）/opt：用于安装那些可以进行选择安装的软件包（10）/proc：是 Linux 提供的一个虚拟系统（11）/root：这个目录是超级用户 root 默认的主目录（12）/sbin：用来存放系统管理员使用的系统管理程序（13）/tmp：用来存放各程序执行时所产生的临时文件（14）/usr：用户的很多应用程序和文件几乎都存放在这个目录中（15）/var：主要存放一些系统记录文件和配置文件二、Linux 编程简介对于享受惯了在 Windows 下使用可视化的集成开发环境进行编程的人员来说，一下子转到 Linux 肯定会有诸多的不习惯，因为好像忽然间进入了原始社会。编程不再拥有集成化环境，你需要在编辑器中输入源程序，还要记住很多命令，在命令行实现编译、调试等工作。但 Linux 系统的免费、开放、安全、可靠、自由等特点使得 Linux 具备了无以伦比的魔力，吸引着全世界成千上万的程序员在 Linux 系统下埋头苦干，不断编写出高质量、完美的应用程序。 6

《操作系统原理及应用》实验指导书 Linux 支持的编程语言有：C、C++、Java、PHP、shell、Perl、Tcl、Python、Emacs Lisp 等，可以用来开发各种用途的应用程序或脚本程序。三、Linux 下的 C 语言开发环境 C 是一种在 Linux 系统下广泛使用的编程语言，Linux 核心 90%以上的源代码和 Linux 系统上运行的大部分程序都是用 C 语言编写的，而且，Linux 发行版中包含的很多软件开发工具，也是用于 C 和 C++应用程序开发的。在 Linux 下 C 程序的开发过程为：（1）使用 vi 等编辑器编辑源程序，保存为后缀为.c 的源文件。（2）使用 gcc 编译源程序，生成二进制的可执行文件。（3）若有问题，启用 gdb 进行调试。（4）大型程序需要使用 make 工具来进行维护。因此要在 Linux 下进行 C 程序开发，你需要掌握的编程工具有：  至少要熟悉使用一种编辑器。其中 vi 是 Linux 中最基本、最经典的一种编辑器，比较容易使用，但功能比较弱。Emacs 是功能比较强大的一个编辑器，但比较难用。当然你也可以选择 gedit、kate 等其它编辑器。  gcc 编译器。  软件维护工具 make 和 autoconf、automake 等。  gdb 调试器。四、文件编辑器 vi vi 是“visual interface”的简称，是 Linux 环境下一款标准的全屏文本编辑器。在 shell 中执行 vi 编辑程序即进入 vi 编辑器： [root@localhost ~]# vi vitest.c vi 有两种基本的工作模式：命令模式和输入模式。命令模式：启动 vi 进入编辑器，或在输入模式下，按“Esc”键，即处于命令模式下，此时用户键入的任何字符皆被视为命令，可进行删除、修改、查找、存盘等操作。如果输入的是合法的 vi 命令，所输入的命令会被立即解释执行，并不会在屏幕上显示出来。但一些以冒号（:）、斜杠（/）和问号（?）开头的命令，会显示在 vi 编辑器屏幕的最后一行上，需要按回车键来执行命令。输入模式：在命令模式下按“Insert”键或输入插入文本类命令即可进入输入模式。此时输入的任何字符都会显示在编辑器屏幕上，并作为文本内容写入到用户文件中。 1.移动光标类命令，该类指令如果不容易记忆，可以直接在输入模式下用上下左右箭头键来实现光标的移动。命令 h 表 1.1 移动光标类常用命令功能光标左移一个字符 7

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