操作系統(tǒng)課程設(shè)計模板

課程設(shè)計說明書課程名稱： 操作系統(tǒng)課程設(shè)計專業(yè)：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級：2014級2班設(shè)計人： 劉威 山東科技大學(xué)2016年05月山東科技大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計題目：進(jìn)程調(diào)度模擬設(shè)計原始資料：計算機(jī)操作系統(tǒng)（第四版）面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++設(shè)計應(yīng)解決下列各主要問題：1.先到先服務(wù)調(diào)度2.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度3.高響應(yīng)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(shè)計說明書應(yīng)附有下列圖紙：調(diào)度算法流程圖小組分工說明：獨(dú)立完成六、命題發(fā)出日期：2015.09.29設(shè)計完成日期：2016.01.15指導(dǎo)教師評語成績：指導(dǎo)教師（簽章）：年月日山東科技大學(xué)學(xué)生課程設(shè)計目錄一、生產(chǎn)者與消費(fèi)者問題 21.1需求分析 21.3詳細(xì)設(shè)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(xì)設(shè)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(xì)設(shè)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(xì)設(shè)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(xì)設(shè)計 65.4調(diào)試分析 65.5用戶使用說明 6六、課程設(shè)計總結(jié) 7

一、進(jìn)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(jìn)程，其數(shù)目往往多于處理機(jī)數(shù)目。這就要求系統(tǒng)能按某種算法，動態(tài)地將處理機(jī)分配給處于就緒狀態(tài)的一個進(jìn)程，使之執(zhí)行。分配處理機(jī)的任務(wù)是由處理機(jī)調(diào)度程序完成的。對于大型系統(tǒng)運(yùn)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(yīng)的及時性等，在很大程度上取決于處理機(jī)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(biāo)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(shí)現(xiàn)先來先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、高響應(yīng)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(jìn)程，利用進(jìn)程調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度1.2概要設(shè)計（1）先到先服務(wù)調(diào)度算法按照進(jìn)程的到達(dá)時間從小到大進(jìn)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(jìn)程進(jìn)入內(nèi)存，運(yùn)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(jìn)程，運(yùn)行，結(jié)束。重復(fù)上述過程直到就緒隊列中所有進(jìn)程全部運(yùn)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(wù)時間最短的進(jìn)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(dāng)前就緒隊列中選出一個服務(wù)時間最短的進(jìn)程，調(diào)入內(nèi)存執(zhí)行到完成。重復(fù)此過程直到所有進(jìn)程全部執(zhí)行完成。（3）高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法從就緒隊列中選擇響應(yīng)比最高的進(jìn)程投入運(yùn)行，直至該進(jìn)程運(yùn)行完畢，謝紅付上述操作直至就緒隊列進(jìn)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(jìn)程，將其調(diào)入內(nèi)存，并為其分配CPU，如就緒隊列中存在進(jìn)程優(yōu)先級高于當(dāng)前運(yùn)行內(nèi)存的優(yōu)先級，則運(yùn)行優(yōu)先級高的進(jìn)程，另一進(jìn)程放進(jìn)就緒隊列，然后再次重復(fù)上述過程直至進(jìn)程運(yùn)行完畢。（5）時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將所有的就緒進(jìn)程按先來先服務(wù)的原則排成一個隊列，每次調(diào)度時，把CPU分配給隊首進(jìn)程，并執(zhí)行一個時間片。當(dāng)執(zhí)行的時間片用完，調(diào)度進(jìn)程便停止該進(jìn)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(jìn)程，同時也讓1.3詳細(xì)設(shè)計1.3.1先到先服務(wù)調(diào)度先到先服務(wù)調(diào)度算法按照進(jìn)程的到達(dá)時間從小到大進(jìn)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(jìn)程進(jìn)入內(nèi)存，運(yùn)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(jìn)程，運(yùn)行，結(jié)束。重復(fù)上述過程直到就緒隊列中所有進(jìn)程全部運(yùn)行完成。開始開始依次輸入進(jìn)程（包括進(jìn)程名，到達(dá)時間，完成時間）根據(jù)進(jìn)程到達(dá)時間進(jìn)行排序講排好序的進(jìn)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(wù)時間最短的進(jìn)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(dāng)前就緒隊列中選出一個服務(wù)時間最短的進(jìn)程，調(diào)入內(nèi)存執(zhí)行到完成。重復(fù)此過程直到所有進(jìn)程全部執(zhí)行完成。。開始開始依次輸入進(jìn)程（包括進(jìn)程名，到達(dá)時間，完成時間）當(dāng)前是否有進(jìn)程運(yùn)行將進(jìn)程按到達(dá)時間排成一個隊列YN等待進(jìn)程運(yùn)行完成從隊列中選擇短進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束1.3.3高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法從就緒隊列中選擇響應(yīng)比最高的進(jìn)程投入運(yùn)行，直至該進(jìn)程運(yùn)行完畢，謝紅付上述操作直至就緒隊列進(jìn)程全部完成。開始開始輸入進(jìn)程，根據(jù)到達(dá)時間排成就緒隊列是否有進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束Y響應(yīng)比大的進(jìn)程優(yōu)先運(yùn)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(jìn)程，將其調(diào)入內(nèi)存，并為其分配CPU，如就緒隊列中存在進(jìn)程優(yōu)先級高于當(dāng)前運(yùn)行內(nèi)存的優(yōu)先級，則運(yùn)行優(yōu)先級高的進(jìn)程，另一進(jìn)程放進(jìn)就緒隊列，然后再次重復(fù)上述過程直至進(jìn)程運(yùn)行完畢。開始開始輸入進(jìn)程（包括進(jìn)程名，到達(dá)時間，完成時間，優(yōu)先級）將進(jìn)程放入就緒隊列中隊列中進(jìn)程優(yōu)先級是否大于運(yùn)行進(jìn)程的優(yōu)先級將運(yùn)行進(jìn)程放入就緒隊列中并替換為優(yōu)先級高的進(jìn)程Y進(jìn)程運(yùn)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(jìn)程按先來先服務(wù)的原則排成一個隊列，每次調(diào)度時，把CPU分配給隊首進(jìn)程，并執(zhí)行一個時間片。當(dāng)執(zhí)行的時間片用完，調(diào)度進(jìn)程便停止該進(jìn)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(jìn)程，同時也讓它執(zhí)行一個時間片開始開始輸入進(jìn)程信息，按FCFS排列就緒隊列為空？結(jié)束NY就緒隊列首運(yùn)行時間片到，運(yùn)行進(jìn)程占用時間+1運(yùn)行進(jìn)程已占用cpu時間達(dá)到所需時間將該進(jìn)程調(diào)到隊尾N進(jìn)程完成，撤銷1.3.1設(shè)計思想1.3.2模塊設(shè)計1.4調(diào)試分析1.5用戶使用說明

二、生產(chǎn)者消費(fèi)者問題2.1需求分析生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題的總體目標(biāo)：在Windows的開發(fā)環(huán)境下，利用所學(xué)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(fèi)者問題的輸出，以幫助我們更好的理解和應(yīng)用進(jìn)程同步的原理。2.1.1算法設(shè)計目標(biāo)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(fèi)者去消費(fèi)，為了使生產(chǎn)者和消費(fèi)者能并發(fā)執(zhí)行，在兩者之間設(shè)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(fèi)者可以從緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品進(jìn)行消費(fèi)，顯然生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間必須保持同步，即不允許消費(fèi)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(shè)計2.2.1 在同一個進(jìn)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(fèi)者線程消費(fèi)。當(dāng)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(fèi)者線程釋放出一個空緩沖區(qū)。2.2.2消費(fèi)者功能消費(fèi)者線程從緩沖區(qū)中獲得物品，然后釋放緩沖區(qū)。當(dāng)消費(fèi)者線程消費(fèi)物品時，如果沒有滿的緩沖區(qū)，那么消費(fèi)者線程將被阻塞，直到新的物品被生產(chǎn)出來。2.3詳細(xì)設(shè)計2.3.1設(shè)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(biāo)：在Windows的開發(fā)環(huán)境下，利用所學(xué)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(yīng)用進(jìn)程同步的原理。3.1.1設(shè)計目的 從不同側(cè)面了解Windows2000／XP對用戶進(jìn)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