《操作系统实验》课程设计教学大纲

课程编码：3142           

名称：操作系统实验

周数：1周                            

适用专业：信息与计算科学

一、课程设计教学的性质和任务

《操作系统》是计算机科学与技术专业中的一门重要基础课，目的是让学生了解操作系统的基本概念，理解计算机系统的资源如何组织，操作系统如何有效地管理这些系统资源，用户如何通过操作系统与计算机系统打交道。通过课程设计，学生可以进一步理解在计算机系统上运行的其它各类操作系统，并懂得在操作系统的支持下建立自己的应用系统。操作系统课程设计，对于训练学生掌握程序设计、熟悉上机操作和程序调试技术都有重要作用。重点培养学生的思维能力、创新能力和排错能力。

二、课程设计教学的主要内容和基本要求

1、课程设计教学的主要内容及知识、能力、素质的基本要求；

（一）主要内容：（任选其一）

课题一、处理机调度模拟程序：选择一个调度算法，实现处理机调度。

设计目的：在多道程序和多任务系统中，系统内同时处于就绪状态的进程可能有若干个。也就是说能运行的进程数大于处理机个数。为了使系统中的进程能有条不紊地工作，必须选用某种调度策略，选择一进程占用处理机。要求学生设计一个模拟处理机调度算法，以巩固和加深处理机调度的概念。

设计要求：

1）进程调度算法包括：时间片轮转法，短作业优先算法，先来先服务算法。

2）可选择进程数量

3）本程序包括三种算法，用C语言实现，执行时在主界面选择算法（可用函数实现），进入子页面后输入进程数，（运行时间，优先数由随机函数产生），执行，显示结果。

课题二、用多进程同步方法解决生产者-消费者问题

设计目的：通过研究Linux 的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制.

说明:有界缓冲区内设有20个存储单元,放入/取出的数据项设定为1-20这20个整型数.

设计要求：(1)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后,即时显示有界缓冲区的全部内容,当前指针位置和生产者/消费者线程的标识符.(2)生产者和消费者各有两个以上.(3)多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作的函数代码.

提示:(1) 有界缓冲区可用数组实现.

课题三、设计一个虚拟存储区和内存工作区,编程序演示下述算法的具体实现过程,并计算访问命中率：

要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现

1）先进先出算法（FIFO）

2）最近最久未使用算法（LRU）

3）最佳置换算法（OPT）

课题四、编程模拟多进程共享临界资源：

要求产生3个进程：

1）两个进程模拟需要进入临界区的用户进程，当需要进入临界区时，显示：“进程x请求进入临界区…”，同时向管理进程提出申请；申请返回，表示进入了临界区。在临界区中等待一段随机时间，并显示：“进程x正在临界区…”；当时间结束，显示：“进程x退出临界区…”,同时向管理进程提出退出申请；当申请返回，显示：“进程x已退出临界区。”

2）一个进程作为原语的管理进程，接受其他进程的临界区进入请求：如果允许进入，则设置相应变量，然后返回；如果不允许进入，则进入循环等待，直到允许为止；

3）对临界区的访问应遵循空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待的准则。

4）进程间通信可以采用信号、消息传递、管道或网络通信方式。

课题五、存储管理---动态分区分配算法的模拟：

要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法；

课题六、编程演示三种存储管理方式的地址换算过程：

1）分页方式的地址换算

2）分段方式的地址换算

3）段页式的地址换算

（二）基本要求：

1）要求学生能正确演示、结果清晰，编程所用工具不限。

2）要求学生在设计中要做到比较全面及灵活地运用所学到的基本理论和基本知识。

3）要求学生侧重表现自己的基本技能；基本测试及运算能力；语言文字表达及书写能力。

4）要求学生能够锻炼独立分析和解决实际问题的能力，特别是要掌握从事科学技术研究的基本方法。

5）要求学生按规定和要求编写课程设计说明书。

2、课程设计教学方法手段的基本要求。

教学方法：通过教师指导答疑与学生一周的上机试验相结合的教学方法

基本要求：要求每个学生从所给题目中任选一个，学生必须独立完成课程设计，不能相互抄袭，文档不能相同；设计完成后，将所完成的工作交由老师检查；要求写出一份详细的设计说明书。

  设计说明书按下列小标题格式来书写：

1）题目：标题由“题目”组成。

2）任务：根据标题提出任务，要简明扼要。

3）思想：对任务进行构思和设想。

4）目的：在构思中提出要达到的目的。

5）方案：对构思的细化，提出粗略的方案。

6）框图：根据访案画出框图并审核框图。

7）程序：是实施框图的主体并运行和修改。

8）文档：运行环境，输入条件，输出结果，整理成文。

9）总结：谈心得体会，特别是开发一个软件的体会。

10）附件：程序

三、时间分配表

四、考核与评分

1、验收相关文档；

2、验收程序，提交的电子文档和软件必须是由学生自己独立完成，雷同者教师有权视其情况扣分或记零分；

3、成绩以优、良、中、及格、不及格为评分结果。

课程设计成绩评定的依据有设计文档资料、具体实现设计方案的程序及课程设计考勤登记表综合评定。

    优：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确，其中有总体设计思想的论述；程序完全实现设计方案，设计方案先进，软件可靠性好，设计态度端正；

    良：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确；有完全实现设计方案的软件，设计方案较先进，设计态度端正；

    中：有完整的符合标准的文档，有基本实现设计方案的软件，设计方案正确，设计态度端正；

    及格：有完整的符合标准的文档，有基本实现设计方案的软件，设计方案基本正确，设计态度端正；

    不及格：没有完整的符合标准的文档，软件没有基本实现设计方案，设计方案不正确，设计态度不端正。

制定单位：西安工业大学数理系

制 定 人：时华

                                                审 核 人：袁庆生

                                                批 准 人：杨力

 

第二篇：操作系统实验和课程设计安排

《操作系统实验和课程设计》教学安排

一、课程说明

1. 本课程按教学班实施，各教学班的负责老师见第五部分，联系电话见第八部分；

2. 本课程由操作系统实验和操作系统课程设计专题两部分组成，共计56学时，分7次实施，每次8学时。

3. 本课程使用Linux系统为实验平台，具体版本不限，可以自由选用；

4. 操作系统实验实施步骤为：讲解?练习?撰写实验报告；

5. 操作系统课程设计专题实施步骤为：讲解?练习?验收?撰写实验报告；

6. 课程成绩由考勤成绩、验收成绩和实验报告成绩3部分组成，百分比为20％、50％、30％。

二、课程要求

1.

2.

3.

4. 不迟到、不早退，听从教学和辅导老师的安排，按要求完成实验任务； 爱护实验室设备，请勿带食品进入实验室，服从实验室老师的管理； 可以自带笔记本电脑，使用笔记本电脑的同学由实验室老师安排到独立的教室练习； 实验报告分为《操作系统实验报告》和《操作系统课程设计报告》两部分提交，其中《操作系统实验报告》提交电子版和打印版，《操作系统课程设计报告》只提交电子版，电子版的命名格式为“学号_姓名_操作系统课程设计报告.doc”；

5. 实验报告提交时间为教学内容实施完毕后的一周内，即《操作系统实验报告》的提交截止时间为：11月13日24:00；《操作系统课程设计报告》的提交截止时间为：12月11日24:00；

6.

实验报告模板为：OS课程设计实验报告册(模板).doc

，实验报告范例为1308xxxxxx_xxx_OS课程设计实验报告.doc：

7. 实验报告由各教学班学习委员负责收集，在提交截止时间后交给各个教学班的负责老师；

8. 操作系统课程设计专题每次实施的前4小时为讲解和练习时间，后4小时为验收时间，先完成者先验收；

9. 成绩说明：课程成绩由考勤成绩、验收成绩和实验报告成绩3部分构成，缺少任一部分成绩均按照不及格对待。

三、 课程实验内容

实验一：Linux（虚拟机）安装及Linux常用命令使用 （8学时）

【要求】

掌握至少一种Linux系统的安装

掌握虚拟机平台（Vmware Workstation）的使用和配置

掌握至少一种配置Vmware中Linux系统与宿主机Windows系统的文件交换的方法 掌握常用的Linux命令 了解Linux的帮助系统

实验二：makefile的编写及Linux内核编译 （8学时） 【要求】

掌握Linux中makefile文件的编写 理解Linux内核的Makefile

掌握至少一个版本Linux内核的编译步骤 了解Linux内核的配置过程

实验三：Linux的进程和线程 （8学时） 【要求】

理解进程/线程的概念

掌握创建和终止进程/线程的方法 掌握与进程/线程控制相关的系统函数

四、课程设计专题内容

课设专题一：系统调用（8学时）邓 岳老师主讲 课设专题二：内核模块（8学时）王黎明老师主讲 课设专题三：文件系统（8学时）高海昌老师主讲 课设专题四：设备管理（8学时）张志钦老师主讲 实验要求参见教材

五、各教学班教学负责老师

130911班 130913班

张志钦/吴中远 高海昌/马李成

130912班 130914班

王黎明/姚家胜/刘志福 邓岳/葛军

六、课程设计专题主讲安排

七、课程设计专题验收安排

八、主讲和辅导老师联系方式

九、课表

130911（操1）/130912（操2）

130913（操3）/130914（操4）