在计算机科学领域，操作系统（OS）是管理计算机硬件与软件资源的系统软件。它是用户与计算机硬件系统之间的接口，保证了应用程序的正常运行，并为用户提供便捷的操作环境。操作系统涉及的知识范围广泛，包括进程管理、内存管理、文件系统、设备管理、用户界面等多个方面。而实验则是一种重要的学习方式，通过实验可以加深对理论知识的理解，并提高解决实际问题的能力。 在高等教育中，操作系统的教学往往与实验教学相结合，让学生在理论学习的基础上通过实验来加深理解和掌握。实验通常包括编写程序代码，运行模拟环境，以及在真实的操作系统环境下进行操作等。通过这些实验，学生不仅能够掌握操作系统的基本概念、原理和方法，还能培养分析问题和解决问题的实践能力。 对于计算机专业的学生而言，操作系统实验通常包括但不限于以下几个方面： 1. 进程管理实验，如进程创建、进程同步与互斥、死锁检测与预防等。 2. 内存管理实验，包括虚拟内存管理、分页和分段技术的实现等。 3. 文件系统实验，涉及文件的创建、读写、权限控制、目录结构实现等。 4. 设备管理实验，可能包括I/O子系统的设计，中断处理机制的探索等。 5. 用户界面实验，可以是对命令行界面（CLI）或图形用户界面（GUI）的编程实现。 SDUST-OS-master作为山东科技大学开发的操作系统实验项目，很可能包含了上述内容的具体实现。通过这些实验，学生可以获得宝贵的实践经验，为将来在计算机科学领域的深入研究或就业打下坚实的基础。在实验过程中，学生将使用到多种开发工具和编程语言，比如C语言、C++或Python等，因为这些工具和语言在操作系统开发中应用广泛。 此外，操作系统实验还可以帮助学生培养系统设计思维和软件工程的实践经验。在实验中，学生需要按照软件工程的标准流程来开发和测试代码，这要求学生对代码质量、程序的可读性和可维护性等方面都给予足够的重视。这样的实践经验对于学生未来的职业生涯具有非常重要的意义。 操作系统的实验不仅能够帮助学生深入理解理论知识，还能锻炼学生的动手能力和创新意识。在实验中，学生可能会遇到各种预料之外的问题，解决问题的过程本身就是对学生综合能力的锻炼。通过解决实际问题，学生可以更加灵活地运用知识，增强独立思考和分析解决问题的能力。此外，团队合作也是操作系统实验中不可或缺的一部分，很多实验需要多人协作才能完成，这对于提高学生的团队协作能力也有极大的帮助。 操作系统实验是计算机专业学生必备的基础实践环节，也是连接理论与实践的桥梁。通过实验，学生可以将抽象的理论知识转化为具体的实践技能，为将来从事计算机科学相关工作奠定坚实的基础。

1、　　　　　　　添加删除简单的Linux内核模块　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2、　　　　　　　基于proc的Linux进程控制块信息读取　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3、　　　　　　　用户态和内核态信号量　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 4、　　　　　　　Linux内存管理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 5、　　　　　　　Linux设备驱动程序

在研究操作系统的实验中，合肥工业大学的课程内容涵盖了操作系统启动的详细流程。实验首先介绍操作系统如何被加载到计算机系统中，以及它是如何完成初始化，建立起基本的运行环境的。这包括了理解计算机的启动引导程序如何定位、加载并运行操作系统的内核。在此基础上，实验进一步探讨了操作系统管理计算机硬件与软件资源的核心内容。 进程的创建过程是操作系统实验的另一个重点。在这个部分，学生需要理解进程的概念，包括进程的定义、进程与程序的区别以及进程的属性。实验还会展示如何通过系统调用来创建进程，以及进程在创建时会经历哪些状态转换。在进程中，状态管理是非常重要的，所以实验中会详细讲解进程的三种基本状态：就绪态、运行态和阻塞态，以及转换的条件和触发事件。 此外，实验还涉及到了进程调度。进程调度是操作系统中一个核心功能，它负责按照某种策略，从就绪队列中选择进程并分配给CPU执行。进程调度算法有很多种，实验中可能会涉及常见的调度算法，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度和时间片轮转等。学生需要了解每种算法的特点、适用场景以及它们的优缺点。 在内存管理方面，实验内容包含了地址映射和内存共享。地址映射是将程序中的逻辑地址转换为物理地址的过程，实验中会介绍不同种类的地址映射机制，如静态地址映射和动态地址映射。内存共享则是指多个进程可以共享同一块内存区域，这在多任务操作系统中是非常重要的，因为可以提高资源的使用效率和系统的整体性能。实验中会详细讲解如何实现内存共享，以及它在进程间的通信和数据交换中的作用。 页面置换算法与动态内存分配是实验的高级主题。页面置换算法是在物理内存不足时，操作系统用来选择哪个内存页面应该被置换出内存的算法。这个部分会讲解不同的页面置换算法，包括先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）等。动态内存分配是指操作系统如何根据进程的需求动态地分配和回收内存。实验中会通过实际的代码示例和模拟，让学生掌握不同内存分配策略的实现细节和性能影响。 合肥工业大学的这门操作系统实验课程，全面覆盖了操作系统启动、进程管理、内存管理等核心概念，并通过实际的操作和实验，帮助学生理解并掌握操作系统的工作原理。通过这些实验，学生不仅能了解理论知识，还能够加深对操作系统内部机制的认识，并提高解决实际问题的能力。

本文档是一份操作系统实验报告，涉及进程调度、作业调度等关键操作系统概念。报告详细地记录了实验过程、原理、设计和测试结果。实验主要目的是通过高级语言实现一个进程调度程序，加深对进程概念和调度算法的理解。 实验内容包括以下几个主要方面： 1. 进程调度：报告中提到了进程调度的概念和重要性。在操作系统中，进程调度是指根据某种策略或算法为进程分配处理器时间，从而使得多个进程可以并发执行。实验中采用了“简单时间片轮转法”进行模拟。 2. 进程控制块（PCB）：PCB是操作系统中一种重要的数据结构，用于存放进程的运行信息，包括进程名、到达时间、运行时间、已运行时间、进程状态等。它是进程调度的依据。 3. 时间片轮转法：该方法是一种简单的调度算法，将CPU时间划分为固定长度的时间片，分配给就绪队列中的进程。每个进程轮流获得一个时间片运行，时间片用完后若进程未完成则进入就绪队列的尾部等待下一次调度。 4. 多级反馈队列调度算法：这是一种结合多种调度策略的调度算法，它根据进程的动态变化，将进程分配到不同的队列中进行调度，以更合理地利用系统资源。 5. 实验步骤与原理：文档详细描述了实验的操作步骤，包括初始化PCB、进程排队、检查队列、进程运行完毕的处理以及队列的更新等。通过具体步骤反映出了时间片轮转法和多级反馈队列算法的实际应用。 6. 实验结果：报告提供了实验过程中多次运行的截图和结果数据，以图形化的方式展现了进程状态的变化以及调度过程。 7. 困难与心得体会：作者在实验过程中遇到了一些编程问题，包括代码结构不合理和对编程语言不熟悉等问题。通过调试和修改代码，作者获得了宝贵的实验经验和编程技巧。 整个实验报告展示了操作系统课程理论与实践的结合，通过对进程调度的实验操作，帮助学生更深刻地理解操作系统中进程调度的原理和方法。实验不仅检验了学生对操作系统原理的掌握程度，同时锻炼了学生的编程能力和问题解决能力。

操作系统实验报告----进程管理 本实验报告的主要目的是掌握 Linux 中进程的创建方法及执行情况，深入理解进程、进程树等概念，并掌握系统调用 exit() 和 _exit() 的使用。此外，还将分析进程竞争资源的现象，并学习解决进程互斥的方法。 一、进程管理实验目的 1. 掌握 Linux 中进程的创建方法及执行情况 2. 加深对进程、进程树等概念的理解 3. 掌握 Linux 中如何加载子进程自己的程序 4. 掌握父进程通过创建子进程完成某项任务的方法 5. 掌握系统调用 exit() 和 _exit() 的使用 6. 分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥的方法 二、实验内容 （一）进程的创建 1. 编写一段程序，使用系统调用 fork() 创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符。 （二）进程树的创建 1. 运行以下程序，分析程序执行过程中产生的进程情况。 #include main(){ int p,x; p=fork(); if (p>0) fork(); else{ fork(); fork(); } sleep(15); } 实验步骤： 1. 编译连接：gcc –o forktree forktree.c 2. 后台运行：./forktree & 3. 使用 pstree –h 查看进程树 运行结果： ├─gnome-terminal─┬─bash─┬─forktree─┬─forktree─┬─forktree───forktree │ │ │ │ └─forktree │ │ │ └─forktree │ │ └─pstree 分析：程序运行，系统首先创建一个进程 forktree，执行到 p=fork() 创建一个子进程 forktree，子进程获得处理机优先执行，父进程等待；执行 else，当执行到第一个 fork() 函数时，子进程创建了一个进程 forktree，称之为孙进程，孙进程获得处理机往下执行，子进程等待；执行到第二个 fork() 函数时，孙进程又创建一个进程 forktree，称之为重孙进程，重孙进程很快执行完，将处理机还给孙进程，孙进程很快执行完，将处理机还给子进程；子进程继续往下执行，执行到第二个 fork() 函数，又创建一个进程 forktree，称之为第二孙进程，并获得处理机执行，此进程很快执行完，将处理机还给子进程，子进程也很快执行完，将处理机还给父进程，父进程 P>0 执行 if 语句，运行 fork() 函数，又创建一个进程 forktree，称之为第二子进程，此进程获得处理机执行很快运行完，将处理机还给父进程，父进程运行 sleep(15) 语句，休眠 15 秒，用 pstree 命令查询进程树。 （三）进程之间的关系 1. 运行程序，分析运行结果。 #include main(){ int p,x,ppid,pid; x=0; p=fork(); if(p>0) { printf("parent output x=%d\n",++x); ppid=getpid(); printf("This id number of parent is:ppid=%d\n",ppid); } else { printf("child output x=%d\n",++x); pid=getpid(); printf("This id number of child is:pid=%d\n",pid); } } 运行结果： Parent output x=1 This id number of parent is:ppid=3110 Child output x =1 This is number of child is:pid=3111 分析：fork 创建进程的时候子进程与父进程共享代码区，子进程复制父进程的数据区，所以，两个进程中的数据互不影响都是 1。 （四）进程的竞争资源 1. 编写一个死循环程序，观察进程的行为。 #include main(){ while（1）{ } } 实验步骤： 1. 编译：gcc loop.c –o loop 2. 运行：./loop & 本实验报告旨在让学生掌握 Linux 中进程的创建方法及执行情况，深入理解进程、进程树等概念，并掌握系统调用 exit() 和 _exit() 的使用。此外，还将分析进程竞争资源的现象，并学习解决进程互斥的方法。

基于Rust语言实现的2022年春季学期ucore操作系统实验教学项目_包含lab1-lab5五个实验模块_操作系统内核开发_进程管理_内存管理_文件系统_设备驱动_中断处理_系统.zip扣子COZE AI 编程案例 本文档是关于基于Rust语言实现的ucore操作系统实验教学项目，项目包含了五个实验模块，涉及操作系统内核开发的多个核心领域。Rust语言因其高效、安全的特性，被用于构建ucore操作系统，这是一个教学操作系统，旨在帮助学生深入理解操作系统底层原理。 五个实验模块包括： 1. 进程管理：在这个模块中，学生将学习如何在ucore中创建、调度和管理进程。进程管理是操作系统的核心功能，它涉及到进程的创建、终止、阻塞和唤醒等操作，以及进程间的同步和通信机制。 2. 内存管理：内存管理模块涵盖了虚拟内存的管理、物理内存的分配与回收、内存映射等知识点。这部分内容是理解操作系统如何高效利用物理内存的关键。 3. 文件系统：文件系统模块让学生有机会学习操作系统是如何组织和管理数据存储的。包括文件的创建、删除、读写操作，以及目录的管理。 4. 设备驱动：在设备驱动模块中，学生将接触到如何为操作系统编写设备驱动程序，这是连接硬件和软件的桥梁，学习如何控制和访问各种硬件设备。 5. 中断处理：中断处理模块涉及操作系统对硬件中断的响应机制。中断是操作系统处理各种事件，如输入输出请求、异常情况等的重要方式。 此外，文档中提到的“附赠资源.docx”可能是对实验指导或额外教学材料的文档，而“说明文件.txt”则可能包含项目的安装指南、使用说明或实验要求等。“OS_lab-master”是一个代码库，可能包含了实验项目的所有源代码和相应的实验指导。 Rust语言的引入为操作系统教学带来了新的视角。传统上，操作系统课程多使用C语言进行教学，因为C语言接近硬件，运行效率高。然而，Rust语言提供了内存安全保证，能够避免C语言中常见的内存错误，如空指针解引用、缓冲区溢出等。这使得学生在学习操作系统原理的同时，也能接触到现代编程语言的安全特性，从而更好地准备他们面对现代软件开发挑战。 Rust语言的引入还反映了操作系统课程与时俱进的趋势。随着技术的发展，操作系统越来越注重跨平台、安全性和并发性，Rust语言恰好满足了这些需求。通过使用Rust语言实现操作系统，学生能够更加深刻地理解操作系统的这些现代特性，并在未来的工作中更好地适应新的技术挑战。 该项目非常适合计算机科学与技术专业、软件工程专业以及对操作系统底层原理感兴趣的读者学习。学生通过实际编程实践，可以加深对操作系统核心概念的理解，比如进程、内存、文件系统的操作和管理，以及如何编写高效可靠的设备驱动和中断服务程序。 该项目是一个全面、系统的操作系统学习平台，它利用Rust语言的先进特性，为学生提供了一个安全、高效的学习环境，帮助他们全面掌握操作系统的设计和实现。

操作系统实验一的主题是系统调用，主要涉及到Linux内核和软件工程实践。在这个实验中，学生需要理解如何在操作系统中实现和使用系统调用。实验的初始步骤包括使用Subversion (SVN) 从指定的URL下载EPOS（可能是Embedded POSIX Operating System）的源代码，这是一个用于学习操作系统的开源项目。在实验环境中，使用Notepad++和命令行工具进行代码编辑和编译。 EPOS源代码包含了不同类型的文件，如`.h`头文件，`.c`C语言源文件，以及`.S`汇编语言文件。运行`make run`命令会在命令行环境下编译并执行代码，启动QEMU虚拟机来测试和展示实验结果。在实验过程中，如果遇到错误，可以通过`make debug`启动Bochs Enhanced Debugger进行调试。调试涉及查看汇编代码，因为C语言编写的高级代码会被编译成汇编指令执行。 实验的核心部分是实现一个新的系统调用，例如获取当前时间。在Kernel space（内核空间）中，需要在`machdep.c`中编写系统调用函数`sys_time()`，返回自启动以来的总时间。同时，要在`kernel.h`中声明这个函数，并在`syscall-nr.h`中定义系统调用号。在`machdep.c`的`syscall`函数中，根据系统调用号添加分支处理`sys_time`。 在User space（用户空间）中，需要在`syscall-wrapper.S`中添加汇编语言接口`WRAPPER(time)`，并在`syscall.h`中提供C语言的接口`time_t time(time_t *loc)`。在`main.c`中实际调用这个系统调用，通过`time(NULL)`或`time(pointer)`来获取当前时间，并通过`printf`打印出来。 实验完成后，可以使用`make clean`命令删除`.o`目标文件，保持工作区整洁。再次运行`make run`，会在QEMU中看到预期的输出，即当前的时间戳。 这个实验旨在让学生熟悉操作系统内核级别的编程，理解系统调用的实现过程，以及如何在用户态和内核态之间交互。通过实际操作，学生可以学习到版本控制、C语言编程、汇编语言接口、调试技巧，以及如何在虚拟环境中测试和验证操作系统组件。这个实验是操作系统课程的重要组成部分，有助于深入理解操作系统的基本原理和功能。

### 操作系统实验——线程的调度 #### 实验背景及目标 本次实验旨在通过实践操作，使学生深入了解操作系统中的线程调度机制，特别是优先级调度策略。通过一系列的步骤，包括修改现有代码来实现线程的静态优先级与动态优先级，并基于此设计并实现一种优先级调度算法。实验完成后，学生应能够掌握以下知识点： 1. **线程优先级的基本概念**：了解线程优先级的概念及其分类。 2. **静态优先级与动态优先级的区别**：理解两种优先级的不同之处以及它们是如何影响线程调度的。 3. **优先级调度算法的设计与实现**：学会如何设计并实现一个简单的优先级调度算法。 #### 实验内容详解 1. **静态优先级 (nice)**：静态优先级是指为线程设置的一个初始优先级值，它通常不会随着时间或线程的行为而改变。除非通过特定的系统调用如 `setpriority` 进行手动调整。在这个实验中，我们将通过以下几个步骤实现静态优先级： - 在 `struct tcb` 结构体中添加一个新的成员变量 `nice`，代表线程的静态优先级。 - 初始化新创建的线程时，默认将 `nice` 设置为0。 - 提供系统调用 `sys_getpriority` 和 `sys_setpriority` 来获取和设置线程的静态优先级。 2. **动态优先级 (priority)**：动态优先级是系统根据线程的使用情况（例如CPU使用时间）和当前系统负荷自动计算出的优先级。为了实现动态优先级的计算，我们需要执行以下操作： - 在 `struct tcb` 结构体中增加两个新成员变量：`estcpu` 和 `priority`。 - `estcpu` 记录线程最近使用的CPU时间量。 - `priority` 代表线程的动态优先级，其计算公式为：`priority = PRI_USER_MAX - (estcpu / 4) - (nice * 2)`，其中 `PRI_USER_MAX` 定义了最高可能的用户线程优先级，`estcpu` 是线程最近使用的CPU时间量，`nice` 是线程的静态优先级。 - 动态优先级的计算需要考虑系统当前的平均负荷，因此引入全局变量 `g_load_avg` 来跟踪系统的平均负荷。 3. **全局变量 `g_load_avg`**：这个变量用于存储系统的平均负荷。系统负荷会影响线程的动态优先级计算，因此我们定期更新这个值。具体的实现方法如下： - 在定时器中断处理程序中更新 `g_load_avg`。 - 每秒更新一次 `g_load_avg` 的值，公式为：`g_load_avg = (59/60) * g_load_avg + (1/60) * nready`，其中 `nready` 表示处于就绪状态的线程数量。 4. **优先级调度算法的实现**：在完成以上准备工作后，我们可以修改 `schedule` 函数以实现优先级调度算法。具体步骤如下： - 在 `schedule` 函数中计算每个线程的动态优先级 `priority`。 - 根据优先级选择下一个要执行的线程。 - 特别需要注意的是，`task0`（即线程0）是一个特殊线程，只有在没有其他可运行线程的情况下才会被调度执行。 5. **测试与验证**：最后一步是测试实现的调度算法是否正确工作。可以通过编写测试脚本或使用现有的测试框架来验证线程调度的行为是否符合预期。 #### 实验环境 - **编译器**：GCC - **链接器**：LD - **调试器**：GDB - **模拟器**：QEMU #### 实验步骤总结 1. **添加静态优先级字段**：在 `struct tcb` 中添加 `nice` 字段，并初始化。 2. **增加系统调用**：实现 `sys_getpriority` 和 `sys_setpriority` 以获取和设置线程的静态优先级。 3. **增加动态优先级相关字段**：在 `struct tcb` 中添加 `estcpu` 和 `priority` 字段。 4. **实现全局变量 `g_load_avg`**：用于跟踪系统的平均负荷。 5. **计算属性**：在定时器中断处理函数中计算 `g_load_avg` 和线程的 `estcpu`。 6. **修改调度函数**：在 `schedule` 函数中实现优先级调度算法。 7. **测试调度器**：编写测试脚本来验证调度算法的正确性。 通过以上步骤的学习与实践，学生不仅能够深入了解线程调度机制，还能掌握如何在实际操作系统中实现这些机制。这对于未来从事操作系统开发或研究的学生来说是非常宝贵的实践经验。

【实验报告概述】 本次实验主要关注的是Linux操作系统中的文件基本操作，包括目录管理、路径理解、文件类型识别、文件属性查看、编辑器使用等。实验旨在加深学生对Linux操作系统的理解和掌握，提升其在终端中进行文件操作的能力。 【实验内容详解】 1. **目录结构创建**：学生需在自己的主目录下建立一个符合特定结构的目录树。这涉及到`mkdir`命令的使用，通过递归创建多个子目录。 2. **路径操作**：理解绝对路径和相对路径的概念，通过`pwd`命令获取当前工作目录的绝对路径，`cd`命令则用于切换目录。 3. **主目录、登录目录和工作目录**：了解主目录通常为`/home/用户名`，登录目录即首次登录时所在的目录，而工作目录则是当前所在的目录，可以通过`pwd`命令查看。 4. **文件类型和隐含文件**：文件类型包括普通文件、目录文件、链接文件等，通过`ls -l`可以查看。隐含文件（隐藏文件）是首字符为`.`的文件，如`.profile`。 5. **文件属性**：文件的权限、所有者、组信息等可通过`ls -l`查看。 6. **编辑器使用**：实验中涉及了`vi`和`emacs`两个文本编辑器的使用，包括文件的创建、编辑、保存和退出操作。 7. **Linux内核映像文件**：找到内核映像文件，通常位于`/boot`目录下，名为`vmlinuz`或`vmlinuz-版本号`，通过`file`命令查看文件类型。 8. **查找文件**：利用`find`命令查找`.profile`和`.login`文件，并查看其内容。 9. **显示隐含文件**：使用`ls -a`命令列出主目录下的所有文件，包括隐含文件。 10. **编写和运行bash脚本**：使用`vi`创建一个包含特定命令的bash脚本，如`echo $SHELL`和`chsh -l`，然后运行此脚本来查看当前shell及可用的shell列表。 11. **emacs编辑器操作**：使用emacs编辑器创建新文件，并输入指定文本，`-nw`选项表示在终端中运行而非图形界面。 12. **创建lab1文件**：在lab目录下创建lab1文件，内容为实验问题的文本。使用`cat`或`more`等命令查看文件内容和类型。 【实验要求】 学生需要在实验报告中详细记录每一步的操作过程，包括输入的命令和命令的输出结果，同时，对于涉及编辑器的部分，还需要展示编辑后的文件内容。通过这样的方式，不仅能够检验学生对Linux基本操作的掌握程度，也能培养他们解决问题和记录实验过程的能力。 【总结】 本实验是计算机操作系统教学的重要组成部分，通过实际操作，学生能更深入地理解Linux文件系统和命令行工具的使用，为后续的学习和工作中处理文件和系统管理打下坚实基础。

山东大学软件学院大二下操作系统实验源代码+高分报告.7z 经导师指导并认可通过的高分项目，评审分98分。 主要针对计算机相关专业和需要项目实战练习的学习者，也可作为课程设计、期末大作业的参考资料。 经导师指导并认可通过的高分项目，评审分98分。 主要针对计算机相关专业和需要项目实战练习的学习者，也可作为课程设计、期末大作业的参考资料。 经导师指导并认可通过的高分项目，评审分98分。 主要针对计算机相关专业和需要项目实战练习的学习者，也可作为课程设计、期末大作业的参考资料。 经导师指导并认可通过的高分项目，评审分98分。 主要针对计算机相关专业和需要项目实战练习的学习者，也可作为课程设计、期末大作业的参考资料。 经导师指导并认可通过的高分项目，评审分98分。 主要针对计算机相关专业和需要项目实战练习的学习者，也可作为课程设计、期末大作业的参考资料。 经导师指导并认可通过的高分项目，评审分98分。 主要针对计算机相关专业和需要项目实战练习的学习者，也可作为课程设计、期末大作业的参考资料。 经导师指导并认可通过的高分项目，评审分98分。 主要针对计算机相关专业和需要项目实战练习的