北大操作系统高级课程-陈向群作业-虚拟内存管理实习报告
虚拟内存管理实习报告
目录
内容一：总体概述 (3)
内容二：任务完成情况 (3)
任务完成列表（Y/N） (3)
具体Exercise的完成情况 (3)
内容三：遇到的困难以及解决方法 (11)
内容四：收获及感想 (11)
内容五：对课程的意见和建议 (11)
内容六：参考文献 (11)
内容一：总体概述
本次lab主要是针对操作系统内存管理的学习，内存管理主要有固定分区、可变分区、页式和段式管理。现代操作系统主要采用页式内存管理，它把用户程
序地址空间划分成大小相等的部分，称为页。内存空间按页的大小划分为大小相
等的区域，称为内存块（物理页面，页框，页帧）。以页为单位进行分配，逻辑
上相邻的页，物理上不一定相邻。
虚拟内存的基本思想：每个程序拥有自己的地址空间，这个空间被分割成多个块，每一块称作一页或者页面，每一页有连续的地址范围。这些页被映射到物
理内存，但并不是所有页都必须在内存中才能运行。当程序引用到一部分在物理
内存中的地址空间时，由硬件立即执行必要的映射。当程序引导到一部分不在物
理内存中德的地址空间时，由操作系统负责将缺失的部分装入屋里内存并重新执
行失效的指令。
内容二：任务完成情况
任务完成列表（Y/N）
Exercise1 Exercise2 Exercise3 Exercise4 Exercise5 Exercise6 Exercise7 Challange 完成情况Y Y Y Y Y Y N N
具体Exercise的完成情况
一、TLB异常处理
目前，Nachos系统对于内存的管理是基于软件模拟的TLB机制。其工作原理、异常处理、替换算法等方面，与分页式内存管理非常相像。
Exercise 1 源代码阅读
?阅读code/userprog/https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,，着重理解nachos执行用户程序的过程，以及该过
程中与内存管理相关的要点。
?阅读code/machine目录下的machine.h(cc)，translate.h(cc)文件和code/userprog目
录下的exception.h(cc)，理解当前Nachos系统所采用的TLB机制和地址转换机制。
解答：https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,中有2个主要的方法，分别是StartProcess和ConsoleTest，它们的作用是给用
户进程分配内存空间并且执行用户进程和测试控制台输入。StartProcess方法中首先通过
OpenFile *executable = fileSystem->Open(filename);打开文件，然后通过
space = new AddrSpace(executable);
currentThread->space = space;
为文件分配内存空间并且把内存空间给当前进程。
然后通过space->InitRegisters();初始化寄存器的值，继而通过space->RestoreState();加载页表寄存器，然后就可以开始运行用户程序了。
对于machine.h中定义了页的大小为128，页的数量为32，内存大小为128*32，快表的大小为4。
Exception.h 和https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html, 是专门用来检测和处理异常信息的类，原始的nachos 只给出了syscall 异常的处理方式。实验要做的就是在这里添加对缺页异常的处理工作。下面的translate 函数将会根据情况返回PageFaulteException，这样便会进入到异常处理函数当中。Machine.h 和https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html, 这个类定义和实现了对机器本身的抽象，run 方法运行一条指令，两套读写函数分别是读写内存和读写寄存器。RaiseException 函数是抛出一个异常信息。另外，nachos 的Mainmemory是一个char 类型的数组。还有一些页大小，主存大小，快表大小也再这里进行了声明。构造函数对寄存器和内存内容进行初始化。读写寄存器状态等方法也是在这里。Translate.h 和https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html, 是tlb 和页表声明的类型定义。这个类中，最为重要的方法是translate 方法，这个方法将用户的虚拟地址addr 转化为物理地址。
Exercise 2 TLB MISS异常处理
修改code/userprog目录下https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,中的ExceptionHandler函数，使得Nachos系统可以对TLB异常进行处理（TLB异常时，Nachos系统会抛出PageFaultException，详见code/machine/https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,）。
解答：
在https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,中Translate方法中判断了是否使用了TLB表，如果使用了TLB表则循环查找TLB页表，如果没有找到一个TLB表项，使得表项信息有效，表项所存储的虚页号与所传入的VPN号一致，则会返回PageFaultException异常，表明此时TLB发生错误，所要查找的虚拟地址并没有在TLB的页表内。
在https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,中的ExceptionHandler方法中增加如下代码段，判断是否PageFaultException异常，获得BadVaddrReg寄存器内所存储的当出错陷入（Exception）时用户程序的逻辑地址。
Exercise 3 置换算法
为TLB机制实现至少两种置换算法，通过比较不同算法的置换次数可比较算法的优劣。解答：这里实现LRU算法和FIFO算法。
修改TranslationEntry对象添加属性用来记录页面的上次使用时间（LRU算法寻找最早未使用页面时使用）和创建时间（FIFO方法寻找最早创建页面时使用）。
在TranslationEntry初始化时添加对新增属性的初始化动作。
修改Machine构造函数
修改Addrspace构造函数
在TLB命中时更新TranslationEntry属性lastUseTime。修改https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,中的Translate方法。
修改ExceptionHandler对PageFaultException的处理逻辑，当在出现PageFaultException 异常时，系统获得出错程序的虚拟地址，并尝试调用页面置换算法（算法实现分别为Machine 中的LRUSwap和FIFOSwap两个方法）。
https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,中添加两个方法：
修改https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html, 的ReadRem和WriteRem函数，当进行了转换后所得到的exception不是NoException时，首先用machine调用RaiseException函数，执行完此函数后，判断之前所获得异常是否是PageFaultException，如果是PageFaultException则此时通过RaiseException 函数所调用的ExceptionHandler函数已经进行了TLB的调度，但是并没有写入到内存中，所以，还需要再次进行一下Translate，这时如果exception如果不是NoException时，则直接退出ReadMem或WriteMem函数。
二、分页式内存管理
目前Nachos系统中，类Class Thread的成员变量AddrSpace* space中使用TranslationEntry* pageTable来管理内存。应用程序的启动过程中，对其进行初始化；而在线程的切换过程中，亦会对该变量进行保存和恢复的操作（使得类Class Machine中定义的Class Machine::TranslationEntry* pageTable始终指向当前正在运行的线程的页表）。
Exercise 4内存全局管理数据结构
设计并实现一个全局性的数据结构（如空闲链表、位图等）来进行内存的分配和回收，并记录当前内存的使用状态。
解答：在全局系统文件中声明一个全局位图文件变量，对内存的物理地址进行分配。
在system.h中加入
https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,中添加
之后在Nachos的main文件中对memoryBitMap对象进行初始化，初始化位图文件的大小为4096Bytes。
在Addrespace类中对TLB页表项的物理地址分配中，不再将页表项的物理地址分配为
循环数i，而是通过memoryBitMap对位图文件中的标志信息的查找来对物理地址进行分配。
Exercise 5多线程支持
目前Nachos系统的内存中同时只能存在一个线程，我们希望打破这种限制，使得Nachos 系统支持多个线程同时存在于内存中。
解答：
在Thread类中增加InitUserRegister方法
修改https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,
Exercise 6缺页中断处理
基于TLB机制的异常处理和页面替换算法的实践，实现缺页中断处理（注意！TLB机制的异常处理是将内存中已有的页面调入TLB，而此处的缺页中断处理则是从磁盘中调入新的页面到内存）、页面替换算法等。
解答：修改https://www.sodocs.net/doc/4b2467192.html,中的AddrSpace构造方法
三、Lazy-loading
Exercise 7 我们已经知道，Nachos系统为用户程序分配内存必须在用户程序载入内存时一次性完成，故此，系统能够运行的用户程序的大小被严格限制在4KB以下。请实现Lazy-loading 的内存分配算法，使得当且仅当程序运行过程中缺页中断发生时，才会将所需的页面从磁盘调入内存。
解答：
四、Challenges（至少选做1个）
Challenge 1为线程增加挂起SUSPENDED状态，并在已完成的文件系统和内存管理功能的基础之上，实现线程在“SUSPENDED”，“READY”和“BLOCKED”状态之间的切换。
Challenge2多级页表的缺陷在于页表的大小与虚拟地址空间的大小成正比，为了节省物理内存在页表存储上的消耗，请在Nachos系统中实现倒排页表。
内容三：遇到的困难以及解决方法
困难
首先，还是对C++熟悉程度，尽管通过几次的lab对于代码结构已经有了基本的认识，但是在调试代码的时候还是会出现很多的问题。
其次，是时间的问题，这次了lab内容比较多，另外本周还有一份xv6的阅读报告，同时白天还要上班，所以感觉这部分内容的时间非常的紧张。但是在工作之余尽量抽出时间把本次lab完成了。
内容四：收获及感想
通过对nachos虚拟内存算法的实现，使我更加深入的了解了操作系统内存的内存实现机制。学以致用，使得我们学习的过程更加简单，记忆印象更加深刻。我也学会了不少os 方面的细节问题，原来学习操作系统只是宏观的概念层面的理解，说是理解，也不是非常明白，比如每个线程究竟是如何执行的，如何调度的，但是通过对nachos源码的阅读，和对其中部分代码进行这些exercise里面要求的改写之后，发现原来模糊的概念开始变的具体明朗，其内部是如何真实运行的，机理是如何在其中发挥作用的，都清楚了不少。我在这个实习的过程中，不断翻阅老师课上的课件，了解其中的原理，再结合网上大牛们的技术博客，慢慢研读，自觉收货不少，以后在课堂的学习中我当更加认真的听讲，及时的完成每一节课的任务作业，认真总结，这样才能到最后事半功倍，不会捉襟见肘。
内容五：对课程的意见和建议
我觉得课堂上讲解的偏重一些理论，在实践或者说是编码这方面还可以适当的增加一些，比如在一些关键代码或者功能的实现上，可以找一些功力较好的同学上台上演示编码，这样的同学可以在平时分上给一些加分，或者由老师带领同学对其中比较困难或者关键性的代码演示编写，觉得这种对实践上的一点倾斜，可能对课后的lab 完成有相当的促进作用。这样的话，同学也许就不用在浩瀚的资源里面埋头苦寻，而是更加有的放矢的查阅资料，更加快捷高效的完成相应的任务和作业。
内容六：参考文献
［1］（荷）塔嫩鲍姆，现代操作系统［M].北京：机械工业出版社，2009-7-1.
［2］谭浩强，C++程序设计［M].北京：清华大学出版社，2004-7-1.
［3］陈向群，现代操作系统讲义［EB/OL].北京，2013-2-29.
［4］(美)萨瓦(Sarwar S.M.) (美)克雷兹(Koretsky R.)，LINUX教程，[M] 清华大学出版社,2005-6-1
［5］（美）Stanley B. Lippman Barbara E. Moo Josée LaJoie，C++ Primer中文版第4版［M].北京：人民邮电出版社，2006-6-1.
北大操作系统高级课程-陈向群作业-线程调度实习报告
线程调度实习报告
目录 内容一：总体概述 (3) 内容二：任务完成情况 (3) 任务完成列表（Y/N） (3) 具体Exercise的完成情况 (3) 内容三：遇到的困难以及解决方法 (8) 内容四：收获及感想 (9) 内容五：对课程的意见和建议 (9) 内容六：参考文献 (9)
内容一：总体概述 本次lab主要是对线程调度的学习和理解。当计算机系统是多道程序设计系统时，通常就会有多个进程或或线程同时竞争CPU。只要有两个或更多的进程处于就绪态，这种情况就会发生，那么就必须选择下一个要运行的进程。在操作系统中，完成选择工作的这一部分称为调度程序，该程序使用的算法称为调度算法。 进程调度策略的选择对整个系统性能有至关重要的影响，一个好的调度算法应该考虑很多方面：公平、有效、响应时间、周转时间、系统吞吐量等等。但这些因素之间又是相互矛盾的，最终的取舍根据系统要达到的目标而定,同时我们也可以看出多进程的管理是～种非常复杂的并发程序设计．每个进程的状态不仅由其自身决定，而且还要受诸多外在因素的影响．而在此基础上的进程调度，为了保证操作系统的稳定性、提高效率和增加灵活性，还必须采用很多方法，这些都是值得我们去研究和探讨的。 本次实验针对Nachos系统的代码的阅读和修改，了解Nachos系统中线程调度在代码中如何实现，以及在其上扩展线程调度算法，实现基于优先级的抢占式调度算法。 内容二：任务完成情况 任务完成列表（Y/N） Exercise1 Exercise2 Exercise3 完成情况Y Y Y 具体Exercise的完成情况 Exercise1调研 了解Linux或Windows中采用的进程/线程调度算法。 解答：Linux 的调度算法演化伴随着其内核版本的更迭，具有代表性的版本以此为：2.4，2.6,以及最近几年频繁更替的版本：3.5,3.6,3.7,3.8，其中3.8 是最新的稳定版本。下面就其调度机制的演化进行论述。 在 2.4 版本的内核之前，当很多任务都处于活动状态时，调度器有很明显的限制。这是由于调度器是使用一个复杂度为O(n) 的算法实现的。在这种调度器中，调度任务所花费的时间是一个系统中任务个数的函数。换而言之，活动的任务越多，调度任务所花费的时间越长。在任务负载非常重时，处理器会因调度消耗掉大量的时间，用于任务本身的时间就非常少了。因此，这个算法缺乏可伸缩性。在对称多处理系统（SMP）中，2.4 版本之前的调度器对所有的处理器都使用一个运行队列。
操作系统课程设计报告书
题目1 连续动态内存管理模拟实现 1.1 题目的主要研究内容及预期达到的目标 （1）针对操作系统中内存管理相关理论进行设计，编写程序并进行测试，该程序管理一块虚拟内存。重点分析三种连续动态内存分配算法，即首次适应算法、循环首次适应算法和最佳适应算法。 （2）实现内存分配和回收功能。 1.2 题目研究的工作基础或实验条件 （1）硬件环境：PC机 （2）软件环境：Windows XP，Visual C++ 6.0 1.3 设计思想 首次适应算法的实现：从空闲分区表的第一个表目起查找该表，把最先能够满足要求的空闲区分配给作业，这种方法的目的在于减少查找时间。为适应这种算法，空闲分区表中的空闲分区要按地址由低到高进行排序。该算法优先使用低址部分空闲区，在低址空间造成许多小的空闲区，在高址空间保留大的空闲区。 循环首次适应算法的实现：在分配内存空间时，不再每次从表头开始查找，而是从上次找到空闲区的下一个空闲开始查找，直到找到第一个能满足要求的的空闲区为止，并从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。该算法能使内存中的空闲区分布得较均匀。 最佳适应算法的实现：从全部空闲区中找到能满足作业要求的、且最小的空闲分区，这种方法能使碎片尽量小。为适应此算法，空闲分区表中的空闲分区要按从小到大进行排序，从表头开始查找第一个满足要求的自由分配。 1.4 流程图 内存分配流程图，如图1-1所示。
图1-1 内存分配流程图内存回收流程图，如1-2所示。
图1-2 内存回收流程图 1.5 主要程序代码 （1）分配内存 void allocate(char z,float l) { int i,k; float ad; k=-1; for(i=0;i 计算机管理实习报告 新疆农业大学实习报告实习课程名称：毕业实习学院：计算机与信息工程学院专业、班级：信息管理与信息系统024指导教师：张胜光报告人：柳新年学号：024631432时间：XX年4月22日实习主要内容：因为时间的原因，和工商联没有计算机中心，因此我没能介入到网络管理的每一个方面，重点完成了针对计算机维护、网络安全的实习。现将我在工商联实习的心得总结如下：一、计算机维护计算机维护分为硬件维护和软件维护两个方面。工商联的计算机现状大概是总共有用于办公的计算机20余台，大部分是方正奔腾4的品牌机，还有一些联想的品牌机，以及少量打印机。 1、对硬件的维护主要集中在上一代未更新的计算机，因为使用年限比较久，硬件老化及磨损相对比较严重。在使用现在部分大型软件的时候经常出现死机，蓝屏，自动重启等现象。一般常见的引起硬件故障的主要原因有很多种，例如：各个配件间的兼容性不好；有些硬件的质量不过关等。但一般常见的硬件故障主要由以下几个方面引起。首先，电源电压不稳定或经常断电引起的故障。微机所使用的电源的电压不稳定，那么硬盘在读写文件时就会出现丢失或被损坏的现象。如果经常会发生不正常的断电现象导致微机重启，或是经常在计算机运行程序时进行冷启动，将会使系统受到破坏。为使微机更安全地工作，最好使用电源稳压器或不间断电源。其次，部件之间接触不良引起的故障。接触不良主要反映在各种卡类与主板的接触不良或电源线数据线音频线的连接不良。其中，各种接口卡内存条与主板接触不良最为常见。例如：显卡与主板接 触不良可能会使显示器不显示，内存条与主板接触不良可能使微机不工作等，通常只要更换相应的插槽或用橡皮轻轻擦一擦接口卡或内存条的金手指，即可排除故障。2、软件维护方面，在新近配置的一批方正计算机中因为随商家发货过来的时候，已经装好了操作系统还附带安装了瑞星杀毒软件，但是因为他们安装的操作系统WindowsXP没有打上SP2补丁，而且安装的瑞星杀毒软件也是XX年版的，再加上所有的办公计算机都是挂在网络上的，这样就使得计算机对病毒和入侵的抵御能力很差，但同时又面临开放网络的大量病毒和入侵，造成该批计算机大面积中毒。给我们带来了巨大的工作量，在这次病毒感染中，计算机感染的集中表现为：震荡波和一种叫的病毒。我们开始更新瑞星杀毒软件，能找到内存中的病毒并清除，但是这并不能从根本上解决问题。因为病毒是利用操作系统本身存在的漏洞进行攻击的，如果不把漏洞堵上，还是会被感 操作系统课程设计报告 东莞理工学院 操作系统课程设计报告 学院：计算机学院 专业班级： 13软件工程1班 提交时间： 2015/9/14 指导教师评阅意见： . 项目名称：进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统，加深对进程和线程的理解，掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统： WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言：C/C++ 开发工具：gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限，为了提高内存的利用率和系统的吞吐量，就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求：完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求：（增加1项就予以加分） (1) 实现多种线程调度算法； (2)通过“公共信箱”进行通信的机制，规定每一封信的大小为128字节，实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能，采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法：钟德新，莫友芝 时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下：钟德新编写的代码：void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程："< 第1章 1、在VMwane中安装CentOS 7的基本步骤有哪些？ （1）新建虚拟机 （2）虚拟机设置 （3）启动虚拟机 （4）设置安装信息，包括软件选择，安装位置，分区等 （5）完成最后安装 2、安装Linux时可以设置哪些分区？有哪些分区是必须的？ 能够设置的分区可以根据安装系统时提示，主要包括：/，/boot，swap，/home，/opt 等等；其中/（根）分区是必须的。 第2章 1、针对Linux 系统启动运行，有哪些运行目标？每个运行目标的含义是什么？ CentOS 从7.0 开始使用systemd 代替init 作为系统启动和服务器守护进程的管理器，负责在系统启动或运行时，激活系统资源，管理服务器进程。systemd 用目标（target）替代了运行级别的概念，提供了更大的灵活性，比如可以继承一个已有的目标，并添加其他服务来创建自己的目标。CentOS 7.0 之前的运行级别和systemd 目标之间的对应关系如下表所示。 2、Linux 有几种关机方法，每种关机操作有何异同？ 关闭系统的命令有： shutdown（最安全的方式），halt，init，telinit，poweroff，reboot，具体含义可以参考 帮助手册页。 第3章 more、less、cat、wc 命令有什么区别？ 这几个命令可用于对文本文件的处理显示，主要区别在：more命令以分页（一次一屏）显示文本信息；less类似于more，但增加了回滚功能；cat本意是连接文件并在标准输出上输出，也就是将文件一次全部输出；wc用于统计输出文件中的行数、单词数、字节数等。 第4章 （1）发出命令显示行号。 底端命令方式下 :set nu （2）保存到文件AboutLinux，并不退出。 底端命令方式下 :w AboutLinux （3）删除一句“It is this kernel that forms the base around which a Linux operating system is developed.”。 在命令方式下，先把光标移到It处，再按d$。（从当前光标处到行末的所有字符删除）（4）查找单词“Finland”。 命令方式下输入/Finland，回车后会在第一个Finland处停下来。 （5）把第一段的“Finland”单词后的内容换行，使其变成三段内容。 插入方式下，将光标移到Finland后，按回车键即可。（vi的换行标志是回车符） （6）将第二段的内容复制到文档的最后。 命令方式下：先用yy命令，然后移到文档最后，再按p键。 （7）删除第三段的内容。 命令方式下，光标移到第三段，用dd命令。（注，这里的段实际上是第3行。） （8）恢复被删除的一段内容。 命令方式下，用u命令。 （9）查找所有的“Minix”单词，并全部改为“MINIX”。 底端命令方式下，:1,$s/Minix/MINIX/g （10）不保存修改，退出vi。 底端命令方式下，：q! （11）使用vi再次打开文件AboutLinux，在第二段后插入“He began his work in 1991 when he released version 0.02 and worked steadily until 1994 when version 1.0 of the Linux Kernel was released.”。 shell命令提示符下输入：vi AboutLinux（打开保存的文件） 操作系统实习报告样本 1 操作系统实习报告内容(1) 基本信息：完成人姓名、学号、报告日期 (2) 实习内容(3) 实习目的(4) 实习题目(5) 设计思路和流程图(6) 主要数据结构及其说明(7) 源程序并附上注释(8) 程序运行时的初值和运行结果(9) 实习体会：实习中遇到的问题及解决过程、实习中产生的错误及原因分析、实习的体会及收获、对搞好今后实习提出建设性建议等。实习报告可以书面或电子文档形式提交。 2操作系统实习报告样本样本1一、实习内容模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，以及选择页面调度算法处理缺页中断。二、实习目的在计算机系统中，为了提高主存利用率，往往把辅助存储器（如磁盘）作为主存储器的扩充，使多道运行的作业的全部逻辑地址空间总和可以超出主存的绝对地址空间。用这种办法扩充的主存储器称为虚拟存储器。通过本实习理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器。三、实习题目本实习有三个小题。第一题：模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。[设计思路、数据结构、流程图]：(1) 分页式虚拟存储系统是把作业信息的副本存放在磁盘上，当作业被选中时，可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。为此，在为作业建立页表时，应说明哪些页已在主存，哪些页尚未装入主存，页表的格式为：页号标志主存块号在磁盘上的位置其中，标志——用来表示对应页是否已经装入主存，标志位=1，则表示该页已经在主存，标志位=0，则表示该页尚未装入主存。主存块号——用来表示已经装入主存的页所占的块号。在磁盘上的位置——用来指出作业副本的每一页被存放在磁盘上的位置。(2) 作业执行时，指令中的逻辑地址指出参加运算的操作数存放的地址，该地址被解释为页号和单元号，硬件的地址转换机构按页号查页表，若该页对应标志为“1”，则表示该页已在主存，这时根据关系式：绝对地址=块号′块长+单元号计算出欲访问的主存单元地址。如果块长为2的幂次，则可把块号作为高地址部分，把单元号作为低地址部分，两者拼接而成绝对地址。按计算出的绝对地址可以取到操作数，完成一条指令的执行。若访问的页对应标志为“0”，则表示该页不在主存，这时硬件发“缺页中断”信号，由操作系统按该页在磁盘上的位置，把该页信息从磁盘读出装入主存后再重新执行这条指令。(3) 设计一个“地址转换”程序来模拟硬件的地址转换 上海电力学院 计算机操作系统原理 课程设计报告 题目名称：编写程序模拟虚拟存储器管理 姓名：杜志豪.学号： 班级： 2012053班 . 同组姓名：孙嘉轶 课程设计时间：—— 评语： 成绩： 目录 一、设计内容及要求 (4) 1. 1 设计题目 (4) 1．2 使用算法分析： (4) 1． FIFO算法（先进先出淘汰算法） (4) 1． LRU算法（最久未使用淘汰算法） (5) 1. OPT算法（最佳淘汰算法） (5) 分工情况 (5) 二、详细设计 (6) 原理概述 (6) 主要数据结构(主要代码) (6) 算法流程图 (9) 主流程图 (9) Optimal算法流程图 (10) FIFO算法流程图 (10) LRU算法流程图 (11) ．1源程序文件名 (11) . 2执行文件名 (11) 三、实验结果与分析 (11) Optimal页面置换算法结果与分析 (11) FIFO页面置换算法结果与分析 (16) LRU页面置换算法结果与分析 (20) 四、设计创新点 (24) 五、设计与总结 (27) 六、代码附录 (27) 课程设计题目 一、设计内容及要求 编写程序模拟虚拟存储器管理。假设以M页的进程分配了N 块内存（N 操作系统原理课程设计 实践报告 题目: 仿真多进程并发环境中死锁的预防、避免、检测与解除 姓名: 学院: 信息科技学院 专业: 计算机科学技术系 班级: 学号: 指导教师: 职称: 20010年4月8日 仿真多进程并发环境中死锁的预防、避免、检测与解除 摘要：在多道程序系统中，多个程序并发执行时可能造成死锁。所谓死锁是指多 个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。当进程处于这种僵局状态时若无外力作用，它们都将无法再向前推进，造成资源的浪费。该程序将模拟多进程并发时死锁现象的产生、避免、检测与解除。死锁避免用最著名的银行家算法，用银行家安全性算法类似的死锁检测算法来检测进程状况，又用资源剥夺法来实现死锁的解除。该程序实现操作简易，表示清晰并且形象描述多进程并发环境中死锁的预防、避免、检测与解除。 关键字：死锁；避免死锁；安全状态；银行家算法 引言：在操作系统、数据库系统以及网络通信中,由于进程并发和资源共享,当系统中资源分配顺序或者进程推进顺序不当就会造成系统死锁[1]。处于死锁状态的系统中，进程之间互相等待资源而永远不能继续向前推进，严重地影响了系统的可靠性。因而有时需要合理的对资源进行分配必要的时候加以限制保证系统安全、高效、稳定的运行。 1理论分析 1.1 死锁的概念 如果一个进程集合中的每个进程都在等待只能由此集合中的其他进程才能引发的事件，而无限期陷入僵持的局面称为死锁[2]。 1.2 产生死锁的条件： 1、互斥使用（资源独占）：一个资源每次只能给一个进程使用。 2、不可强占（不可剥夺）：资源申请者不能强行的从资源占有者手中夺取资 源，资源只能由占有者自愿释放。 3、请求和保持（部分分配，占有申请）：一个进程在申请新的资源的同时保 持对原有资源的占有（只有这样才是动态申请，动态分配）。 4、循环等待：存在一个进程等待队列{P1，P2，…，Pn}，其中P1等待P2占 有的资源，P2等待P3占有的资源，…，Pn等待P1占有的资源，形成一个进程等待环路[3]。 1.3死锁的预防 在系统设计时确定资源分配算法，保证不发生死锁。具体的做法是破坏产生死锁的四个必要条件之一。 ①破坏“不可剥夺”条件 在允许进程动态申请资源前提下规定，一个进程在申请新的资源不能立即得到满足而变为等待状态之前，必须释放已占有的全部资源，若需要再重新申请。 ②破坏“请求和保持”条件 要求每个进程在运行前必须一次性申请它所要求的所有资源，且仅当该进程所要资源均可满足时才给予一次性分配。 ③破坏“循环等待”条件 采用资源有序分配法：把系统中所有资源编号，进程在申请资源时必须严格按资源编号的递增次序进行，否则操作系统不予分配。 . 安全防技术 视频监控系统工程技术实训报告 班级： ： 课程名称：安全防技术 实训项目：视频监控系统工程综合实训 指导老师： 提交日期：2016年8月日 概要 视频监控是指以维护社会公共安全为目的，而采取的防入侵、防盗、防破坏和安全检查措施。视频监控设计是完成一个视频监控系统工程项目的第一步，也是非常关键的一布。 本次校园视频监控从校园建筑安全防系统工程的设计实际出发，依据用户任务书和国家的有关规与标准，建立一个以视频监控安全防系统。以人防与物防、技防相结合，达到防入侵、防盗、防破坏等系统进行联合设计，组成一个综合的、多功能的安全防系统是社会建设发展的需要也是校园安稳和平的需要。 校园视频监控系统的工程设计根据使用要求、现场情况、工程规模、系统造价以及校园的特殊需要等来综合考虑，达到最佳效果。 系统组成：本次实训的系统主要由前端设备、线路设备和终端设备组成。由于现在楼宇自动化的程度越来越高，作为其中一个重要组成部分的视频监控系统也得到了相当的发展，所以视频监控是发展前景很大的项目。 目录 前言....................................... .. (4) 第一章系统介绍 ............................. . (5) 第二章设计思路.............................. ... . (6) 第三章主要设备介绍 (8) 第四章主要设备（摄像机、硬盘录像机工作原理） (10) 4.1前端系统设备.................................. .. (10) 4.2视频监控前端现场设备安装要求................... . (15) 4.3终端视频图像监控子系统................... . (15) 第五章视频监控的简介................... . (19) 第六章实验步骤 (27) 第七章海康网络设备搜索软件的使用步骤 (28) 第八章海康网络设备客户端4200软件使用步骤 (33) 结论 (43) 致 (44) 参考文献 (45) 东莞理工学院 操作系统课程设计报告学院：计算机学院 专业班级：13软件工程1班 提交时间：2015/9/14 指导教师评阅意见： . 项目名称：进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统，加深对进程和线程的理解，掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统：WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言：C/C++ 开发工具：gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限，为了提高内存的利用率和系统的吞吐量，就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求：完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求：（增加1项就予以加分） (1) 实现多种线程调度算法； (2)通过“公共信箱”进行通信的机制，规定每一封信的大小为128字节，实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能，采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法：钟德新，莫友芝 时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下： 钟德新编写的代码：void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程："< 桂林理工大学·信息科学与工程学院Linux操作系统报告 学院：信息科学与工程学院 班级：计算机2010-1 指导：王爱学 学号：3100717102 姓名：周杰 日期：2013年12月25日 【摘要】 Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux 内核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。Linux得名于天才程序员林纳斯·托瓦兹。 Linux操作系统是UNIX操作系统的一种克隆系统，它诞生于1991 年的10 月5 日（这是第一次正式向外公布的时间）。以后借助于Internet网络，并通过全世界各地计算机爱好者的共同努力，已成为今天世界上使用最多的一种UNIX 类操作系统，并且使用人数还在迅猛增长。 【操作】 1.ls -l -a -F的区别 从图中可以看出，-a,-l,-F的特点： 单纯的ls命令不能显示隐藏文件，需要-a才能显示文件名以.开头的隐藏文件和文件夹 ls -l则可以以长格式显示文件信息 ls -F则是：在列出的文件目录名称后加一符号例如可执行文件加"*", 目录则加"/" 2. cd 命令 cd 这个命令是用来进出目录的它的使用方法和在dos下没什么两样，但和dos不同的是Linux 的目录对大小写是敏感的，如果大小写拼写有误，你的cd操作是成功不了的，另外cd 如果直接输入cd 后面不加任何东西会回到使用者自己的Home，目录假设如果是root，那就是回到/root，这个功能同cd ~是一样的 3. mkdir rmdir mkdir 命令用来建立新的目录如输入如下命令 mkdir zj 将在当前目录下新建一个zj 目录 rmdir 用来删除已建立的目录如输入如下命令 rmdir zj 将删除已存在的空目录zj 4. cp 东莞理工学院 操作系统课程设计报告 学院：计算机学院 专业班级：13软件工程1班 提交时间：2015/9/14 指导教师评阅意见： . 项目名称：进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统，加深对进程和线程的理解，掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统：WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言：C/C++ 开发工具：gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限，为了提高内存的利用率和系统的吞吐量，就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求：完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求：（增加1项就予以加分） (1) 实现多种线程调度算法； (2)通过“公共信箱”进行通信的机制，规定每一封信的大小为128字节，实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能，采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法：钟德新，莫友芝 时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下：钟德新编写的代码：void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程："< 第2章操作系统的界面 (1) 请说明系统生成和系统引导的过程。 解： 系统的生成过程：当裸机启动后，会运行一个特殊的程序来自动进行系统的生成（安装），生成系统之前需要先对硬件平台状况进行检查，或者从指定文件处读取硬件系统的配置信息，以便根据硬件选择合适的操作系统模块组，比较重要的信息通常有：CPU类型、内存大小、当前关联设备的类型和数量以及操作系统的重要功能选项和参数。按照这些信息的指示，系统生成程序就可以正确地生成所需的操作系统。 系统引导的过程：系统引导指的是将操作系统内核装入内存并启动系统的过程。主要包括初始引导、内核初始化、全系统初始化。初始引导工作由BIOS完成，主要完成上电自检，初始化基本输入输出设备，载入操作系统内核代码等工作。内核被载入内存后，引导程序将CPU控制权交给内核，内核将首先完成初始化功能，包括对硬件、电路逻辑等的初始化，以及对内核数据结构的初始化，如页表(段表)等。全系统初始化阶段要做的就是启动用户接口程序，对系统进行必要的初始化，使系统处于等待命令输入状态。 (2) 操作系统具有哪些接口？这些接口的作用是什么？ 解： 操作系统为用户提供的接口有图形接口、命令接口和程序接口几种形式。 操作系统包括三种类型的用户接口：命令接口（具体又可分为联机命令接口与脱机命令接口）、程序接口及图形化用户接口。其中，命令接口和图形化用户接口支持用户直接通过终端来使用计算机系统，而程序接口则提供给用户在编制程序时使用。 (3) 请说明操作系统具有的共性服务有哪些不同类别，这些类别分别用于完成什么功能？ 解：所有的操作系统都通过一些基本服务来帮助用户简单便捷地使用计算机各类资源，它们包括以下几个类别： 1.控制程序运行：系统通过服务将用户程序装入内存并运行该程序，并且要控制程序 在规定时间内结束。 2.进行I/O操作：用户是不能直接控制设备的，只能通过操作系统与外部设备进行交 互，由系统调用将结果显示在屏幕上或交给用户。 3.操作文件系统：为了保证实现“按名存取”，文件系统应该为用户提供根据文件名 来创建、访问、修改、删除文件的方法，以确保文件数据的安全可靠以及正确存取。 4.实现通信：操作系统需要提供多个程序之间进行通讯的机制，来控制程序的执行顺 序。 5.错误处理：操作系统通过错误处理机制，以便及时发现错误并采取正确的处理步骤， 避免损害系统的正确性和统一性。 (4) 系统调用的用途是什么？ 解： 通常，在操作系统内核设置有一组用于实现各种系统功能的子程序(过程)，并将它们提供给用户程序调用。每当用户在程序中需要操作系统提供某种服务时，便可利用一条系统调用命令，去调用所需的系统过程。这即所谓的系统调用。系统调用的主要类型包括： 1.进程控制类，主要用于进程的创建和终止、对子进程结束的等待、进程映像的替换、 进程数据段大小的改变以及关于进程标识符或指定进程属性的获得等； 2.文件操纵类，主要用于文件的创建、打开、关闭、读/写及文件读写指针的移动和 数据库实习报告 关于《数据库实习报告》，是我们特意为大家整理，希望对大家有所帮助。 ?次实习的主要任务是图书管理系统的开发。项目运行的平台是windowsxp，运用系统主要是microsoft visual studioxx，microsoft sql server xx，运用的知识主要有我们学习过的知识数据库技术，以及实习过程中所提及的知识。在软件开发果过程中首先要了解三层结构的的含义及其设计模式思想部署企业级数据库业务系统开发。 三层结构是一种成熟、简单并得到普遍应用的应用程序架构，它将应用程序结构划分三层独立的包，包括用户表示层、业务逻辑层、数据访问层。其中将实现人机界面的所有表单和组件放在表示层，将所有业务规则和逻辑的实现封装在负责业务逻辑组件中，将所有和数据库的交互封装在数据访问组件中。 三层结构示意图 三层结构是一种严格分层方法，即数据访问层只能被业务逻辑层访问，业务逻辑层只能被表示层访问，用户通过表示层将请求传送给业务逻辑层，业务逻辑层完成相关业务规则和逻辑，并通过数据访问层访问数据库获得数据，然后按照相反的顺序依次返回将数据显示在表示层。 下面介绍图书管理系统开发技术 一系统的功能设计 首先对系统进行需求分析，我们必须要知道要做一个系统“用来干什么”，这需要在对用户需求进行充分调研的基础上，深入理解并描述出软件的功能、性能、接口等方面的需求，可以使用uml建模作为需求分析和系统设计的有效方法。图(1)给出了本图书管理系统的功能结构图，其工作流程为：普通用户直接登录主页面，只能浏览、快速查询图书、注册新用户、修改自己的密码以及查看图书的详情，管理员用户除了可以完成普通用户的操作外，还可以进入图书管理模块进行图书添加、修改和删除的操作。 1、系统的功能特点 操作系统课程设计实验报告 实验名称：进程控制 姓名/学号： 一、实验目的 学习、理解和掌握Linux与windows的进行控制系统调用的功能，熟悉主要的几个系统调用命令的格式和如何利用系统调用命令进行编程。通过学习，理解如何创建一个进程、改变进程执行的程序、进程和线程终止以及父子进程的同步等，从而提高对进程和线程控制系统调用的编程能力。 二、实验内容 设计并实现Unix的“time”命令。“mytime”命令通过命令行参数接受要运行的程序，创建一个独立的进程来运行该程序，并记录程序运行的时间。 三、实验环境 CPU: Inter ×2 2.10GHz RAM: 3.00GB Windows 7 旗舰版 Linux Ubuntu 10.04 编译: VS2010 四、程序设计与实现 4.1进程控制系统的调用 4.1.1 windows进程控制调用程序中使用的数据结构及主要符号说明 SYSTEMTIME starttime,endtime; //进程开始时间和结束时间 PROCESS_INFORMATION pi //该结构返回有关新进程及 //其主线程的信息 STARTUPINFO si //该结构用于指定新进程的主窗口特性4.1.2 linux进程控制调用程序中使用的数据结构及主要符号说明 struct timeval starttime,endtime //进程开始时间和结束时间 pid_t pid //进程标志符 4.2 程序流程图 图1 windows进程控制调用图2 linux进程控制调用程序运行流程图程序运行流程图 五、实验结果和分析 5.1 windows实验结果和分析 地理信息系统2010年考研试题 一名词解释（40分共8个小题每题5分） 1、对象模型：也称要素模型，将研究的整个地 理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立对象分布在该空域中。24页 2、关系模型：它是将数据的逻辑结构归结为满 足一定条件的二维表，这种表称为关系。 3、误差：表示数据与其真值之间的差。84页 4、层次分类编码法：是按照分类对象的从属和 层次关系为排列顺序的一种代码。它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。64页 5、网格GIS：网格被称为第三代互联网应用，它是把整个互联网整合成一台巨大的超级计算机，能实现各种资源的全面共享。 6、邻接关系：它是指空间图形中同类元素之间 的拓扑关系。 7、TIN：是专为产生DEM数据而设计的一种采样表示系统 8、ComGIS：是面向对象技术和组件式软件在GIS软件开发中的应用。（186页） 二简答题（70分，每题10分） 1、GIS是解决什么问题的？ 答：“有用的空间信息和知识”可归纳为位置、条件、趋势、模型和模拟等五个基本问题，GIS的价值和作用就是通过地理对象的重建，利 用空间分析工具，实现对这五个基本问题的求解。 地理信息系统包括以下五项基本功能：（1）数据采集与输入（2）数据编辑与更新（3）数据存储与管理 （4）空间查询与分析（5）数据显示与输出2、什么是矢量数据结构？其特点是什么？ 答：适量数据结构：通过记录空间对象的坐标 及空间关系表达空间对象的几何位置。 矢量结构的特点：定位明显，属性隐含。 3、空间数据的获取方式有哪些？ 答：（1）数字化仪矢量化（2）扫描数字化（3）遥感数据获取（4）外业测量数据获取（5）全球定们系统数据获取（6）数字摄影测量数据获取（7）已有数据的获取与转换4、什么是空间数据压缩？空间数据压缩的方 法？ 答：空间数据压缩是指从取得的数据集合中抽取一个子集，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。 （1）栅格数据压缩：栅格数据压缩是指栅格数据量的减少，这与栅格数据结构密切相关。其压缩方法有游程长度编码、链码、块状编码、四叉树编码等 （2）曲线矢量数据压缩：①间隔取点法：每隔一规定的距离取一点，舍去那些离已选点较近的点，但首末点必须保留。 ②垂距法，垂距法是按垂距的限差选取符合或超过限差的点。 ③偏角法，是按偏角的限差选取符合或超过限差的点。 ④特征点筛选法，是通过筛选抽取曲线特征点，并删除非特征点以实现数据压缩。 5、试述DEM的建立方法？以及包含的模型有哪些？ 答：（1）DEM数据源（2）DEM数据采集方法（3）数据摄影测量获取DEM（4）DEM的空间插值方法 DEM的主要表示模型：规则格网模型、不规则三角网模型、等高线模型。 6、GIS工程的特点？GIS工程的建设过程？（202页） 答：GIS工程的主要特点有以下几个方面： ⑴空间数据的管理在工程中处于核心地 位 ⑵系统体系结构相对复杂 ⑶系统维护工作量大 ⑷系统更新速度快 ⑸应用领域广阔 GIS工程的建设过程： ⑴工程定义阶段 ⑵工程设计阶段 ⑶数据工程阶段 ⑷工程实施阶段 ⑸工程的评价与维护阶段 7、试述ArcCatalog主要功能249页 答：ArcCatalog数据管理功能 操作系统实习报告样本 1操作系统实习报告内容(1)基本信息：完成人姓名、学号、报告日期(2)实习内容(3)实习目的(4)实习题目(5)设计思路和流程图(6)主要数据结构及其说明(7)源程序并附上注释(8)程序运行时的初值和运行结果(9)实习体会：实习中遇到的问题及解决过程、实习中产生的错误及原因分析、实习的体会及收获、对搞好今后实习提出建设性建议等。实习报告可以书面或电子文档形式提交。2操作系统实习报告样本样本1一、实习内容模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，以及选择页面调度算法处理缺页中断。二、实习目的在计算机系统中，为了提高主存利用率，往往把辅助存储器（如磁盘）作为主存储器的扩充，使多道运行的作业的全部逻辑地址空间总和可以超出主存的绝对地址空间。用这种办法扩充的主存储器称为虚拟存储器。通过本实习理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器。三、实习题目本实习有三个小题。第一题：模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。[设计思路、数据结构、流程图]：(1)分页式虚拟存储系统是把作业信息的副本存放在磁盘上，当作业被选中时，可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。为此， 在为作业建立页表时，应说明哪些页已在主存，哪些页尚未装入主存，页表的格式为：页号标志主存块号在磁盘上的位置其中，标志——用来表示对应页是否已经装入主存，标志位=1，则表示该页已经在主存，标志位=0，则表示该页尚未装入主存。主存块号——用来表示已经装入主存的页所占的块号。在磁盘上的位置——用来指出作业副本的每一页被存放在磁盘上的位置。(2)作业执行时，指令中的逻辑地址指出参加运算的操作数存放的地址，该地址被解释为页号和单元号，硬件的地址转换机构按页号查页表，若该页对应标志为“1”，则表示该页已在主存，这时根据关系式：绝对地址=块号′块长+单元号计算出欲访问的主存单元地址。如果块长为2的幂次，则可把块号作为高地址部分，把单元号作为低地址部分，两者拼接而成绝对地址。按计算出的绝对地址可以取到操作数，完成一条指令的执行。若访问的页对应标志为“0”，则表示该页不在主存，这时硬件发“缺页中断”信号，由操作系统按该页在磁盘上的位置，把该页信息从磁盘读出装入主存后再重新执行这条指令。(3)设计一个“地址转换”程序来模拟硬件的地址转换工作。当访问的页在主存时，则形成绝对地址，但不去模拟指令的执行，而用输出转换后的地址来代计算机管理实习报告
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