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操作系统实验

2023-07-05 103
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简介： 操作系统实验

实验一：Windows API函数

一：实验要求

  1. 请在代码中你认为重要处加上注释。
  2. 除了粘贴代码外，请用专门的文字对程序的设计做简要介绍。
  3. 如果你在做这个程序的过程中遇到了困难、走了弯路，请一一列出，并说明导致问题的原因，以及你最终的解决办法。

二：实验的工程目标

  1. 熟悉Windows API函数文档的结构、风格；掌握Windows API的调用方法。
  2. 仔细阅读API函数的文档，确保缓冲区大小参数的正确有效。必要时对返回值进行检查。
  3. 编写代码获得当前用户名(GetUserName)、系统目录(GetSystemDirectory)、Windows所在目录(GetWindowsDirectory)、环境变量PATH的值等信息(ExpandEnvironmentStrings)。
  4. 选作：编写代码获得操作系统的版本信息(GetVersionEx)。

三：实验代码

#include <cstdio>#include <windows.h>#include <Lmcons.h>intmain() {
charcomputer_name_buffer[MAX_COMPUTERNAME_LENGTH+1];
DWORDcomputer_name_buffer_size=MAX_COMPUTERNAME_LENGTH+1;
GetComputerNameA(computer_name_buffer, &computer_name_buffer_size);
printf("ComputerName:%s\n", computer_name_buffer);
charuser_name_buffer[UNLEN+1];
DWORDuser_name_buffer_size=UNLEN+1;
GetUserNameA(user_name_buffer, &user_name_buffer_size);
printf("UserName:%s\n", user_name_buffer);
charsystem_directory_buffer[1000];
GetSystemDirectoryA(system_directory_buffer, 1000);
printf("SystemDirectory:%s\n", system_directory_buffer);
charwindows_directory_buffer[MAX_PATH];
GetWindowsDirectoryA(windows_directory_buffer, MAX_PATH);
printf("WindowsDirectory%s\n", windows_directory_buffer);
constchar*environment_string="%path%";
charenvironment_string_expanded[10000];
ExpandEnvironmentStringsA(environment_string, environment_string_expanded, 10000);
printf("EnvironmentPath:%s\n", environment_string_expanded);
OSVERSIONINFOversion;
ZeroMemory(&version, sizeof(OSVERSIONINFO));
version.dwOSVersionInfoSize=sizeof(OSVERSIONINFO);
GetVersionEx(&version);
printf("Version:%d.%d %s\n", version.dwMajorVersion, version.dwMinorVersion, version.szCSDVersion);
return0;
}

四：实验结果

实验二：线程与互斥

一：实验要求

  1. 请在代码中你认为重要处加上注释。
  2. 除了粘贴代码外，请用专门的文字对程序的设计做简要介绍。
  3. 如果你在做这个程序的过程中遇到了困难、走了弯路，请一一列出，并说明导致问题的原因，以及你最终的解决办法

二：实验的工程目标

  1. 改写money的代码，用“高级锁”即信号量代替“低级锁”，并感受二者的性能差异。如果可以，请用clock函数测量这种差异(选作)。还可以比较使用多线程与单线程的性能差异(选作)。
  2. 提示：此处信号量代表什么资源？对全局变量money的访问权就是一种资源，这种资源的数量为1。

三：实验代码

#include <windows.h>#include <iostream>#include <ctime>usingnamespacestd;
intmoney=0;
CRITICAL_SECTIONlock;
DWORDWINAPIdad(LPVOID) {
EnterCriticalSection(&lock);
for (inti=0; i<100000; i++) {
money++;
    }
LeaveCriticalSection(&lock);
return0;
}
DWORDWINAPImom(LPVOID) {
EnterCriticalSection(&lock);
for (inti=0; i<100000; i++) {
money++;
    }
LeaveCriticalSection(&lock);
return0;
}
DWORDWINAPIoth(LPVOID) {
EnterCriticalSection(&lock);
for (inti=0; i<100000; i++) {
money++;
    }
LeaveCriticalSection(&lock);
return0;
}
intmain() {
clock_tstart, middle, finish;
doubleTimes;
start=clock();
HANDLEthread_dad;
HANDLEthread_mom;
HANDLEthread_oth;
InitializeCriticalSection(&lock);
thread_dad=CreateThread(nullptr, 0, dad, nullptr, 0, nullptr);
thread_mom=CreateThread(nullptr, 0, mom, nullptr, 0, nullptr);
thread_oth=CreateThread(nullptr, 0, oth, nullptr, 0, nullptr);
middle=clock();
Times= (double) (middle-start) /CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"低级锁运行时间(秒): "<<Times<<endl;
WaitForSingleObject(thread_dad, INFINITE);
WaitForSingleObject(thread_mom, INFINITE);
WaitForSingleObject(thread_oth, INFINITE);
DeleteCriticalSection(&lock);
finish=clock();
Times= (double) (finish-middle) /CLOCKS_PER_SEC;
cout<<"高级锁运行时间(秒): "<<Times<<endl;
return0;
}

四：实验结果

实验三：页置换模拟

一：实验要求

  1. 请在代码中你认为重要处加上注释。
  2. 除了粘贴代码外，请用专门的文字对程序的设计做简要介绍。
  3. 如果你在做这个程序的过程中遇到了困难、走了弯路，请一一列出，并说明导致问题的原因，以及你最终的解决办法。

二：实验的工程目标

  1. 给定一个页面访问的轨迹，程序模拟先进先出置换算法下操作系统的行为。
  2. 参考FIFO置换算法的模拟程序，实现LRU算法的模拟程序。
  3. 选作：加上一列显示调出页；修复程序的bug(提示：FIFOQueue数组元素为0时，是表示没东西)
  4. 考虑下述页面走向：1,2,3,4,2,1,5,6,2,1,2,3,7,6,3,2,1,2,3,6，当内存块数量分别为3时，试问FIFO、LRU置换算法的缺页次数各是多少？

三：实验代码

#include <cstdio>constintMemCapacity=3;
intFIFOQueue[MemCapacity] = {0};
intexit_page=0;
intpageInMainMem(intpage) {
for (inti=0; i<MemCapacity; i++) {
if (FIFOQueue[i] ==page)
returni;
    }
return-1;
}
voidfoldPage(intpage) {
for (inti=MemCapacity-1; i>0; i--)
FIFOQueue[i] =FIFOQueue[i-1];
FIFOQueue[0] =page;
}
intmain() {
intpageFootprints[] = {1, 2, 3, 4, 2, 1, 5, 6, 2, 1, 2, 3, 7, 6, 3, 2, 1, 2, 3, 6};
intpageNum=sizeofpageFootprints/sizeofpageFootprints[0];
intRequestCount=0;
boolrequest;
printf("时刻\t访问页面\t主存状态\t缺页中断\t调入页\t调出页\n");
for (inti=0; i<pageNum; i++) {
printf("%3d\t %2d\t     ", i, pageFootprints[i]);
request=false;
if (pageInMainMem(pageFootprints[i]) ==-1) {
if (FIFOQueue[MemCapacity-1] !=0) {
exit_page=FIFOQueue[MemCapacity-1];
            }
foldPage(pageFootprints[i]);
RequestCount++;
request=true;
        }
for (intj: FIFOQueue)
printf("%2d ", j);
if (request) {
printf("\t\t+");
printf("\t     %d", pageFootprints[i]);
if (exit_page!=0) {
printf("\t    %d", exit_page);
            }
        }
printf("\n");
    }
printf("缺页中断次数 = %d\n", RequestCount);
printf("缺页率 = %d/%d = %.2f%%\n", RequestCount, pageNum, (float) RequestCount/ (float) pageNum*100);
return0;
}

四：实验结果

实验四：创建进程

一：实验要求

  1. 请在代码中你认为重要处加上注释。
  2. 除了粘贴代码外，请用专门的文字对程序的设计做简要介绍。
  3. 如果你在做这个程序的过程中遇到了困难、走了弯路，请一一列出，并说明导致问题的原因，以及你最终的解决办法。

二：实验的工程目标

使用CreateProcess函数创建新的进程。程序中创建新的进程，新进程执行记事本的可执行文件打开记事本，主进程休眠，等待记事本进程结束。用户关闭记事本后，WinMain函数中的主进程关闭进程句柄后结束。

三：实验代码

#include <windows.h>intAPIENTRYWinMain(HINSTANCEhInstance, HINSTANCEhPrevInstance, LPSTRlpCmdLine, intnCmdShow) {
TCHARsCommandLine[1000];
BOOLret;
DWORDdwExitCode;
PROCESS_INFORMATIONpi;
STARTUPINFOsi= {sizeof(si)};
//得到Windows目录GetWindowsDirectory(sCommandLine, MAX_PATH);
//启动"记事本"程序的命令行strcat(sCommandLine, "\\notepad.exe");
// 启动"记事本"作为子进程ret=CreateProcess(nullptr, sCommandLine, nullptr, nullptr, FALSE, 0, nullptr, nullptr, &si, &pi);
if (ret) {
CloseHandle(pi.hThread);
//关闭子进程的主线程句柄WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE);
//等待子进程的退出GetExitCodeProcess(pi.hProcess, &dwExitCode);
//获取子进程的退出码CloseHandle(pi.hProcess);
//关闭子进程句柄    }
return0;
}

四：实验结果

实验五：进程中启动计算器子程序

一：实验要求

  1. 请在代码中你认为重要处加上注释。
  2. 除了粘贴代码外，请用专门的文字对程序的设计做简要介绍。
  3. 如果你在做这个程序的过程中遇到了困难、走了弯路，请一一列出，并说明导致问题的原因，以及你最终的解决办法。

二：实验的工程目标

用程序实现启动一个新的进程，并在进程中启动计算器应用程序（calc.exe）。

三：实验代码

#include<windows.h>#include<cstdio>intmain() {
charpath[10] ="calc.exe";
DWORDdwExitCode;
PROCESS_INFORMATIONpi;
DWORDret;
STARTUPINFOsi= {sizeof(si)};
ret=CreateProcess(nullptr, path, nullptr, nullptr, FALSE, 0, nullptr, nullptr, &si, &pi);
if (ret) {
WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE);
CloseHandle(pi.hThread);
GetExitCodeProcess(pi.hProcess, &dwExitCode);
CloseHandle(pi.hProcess);
    }
printf("\n进程结束，退出码是 %ld\n", ret);
return0;
}

四：实验结果

实验六：建立线程（一个线程，主线程不休眠）

一：实验要求

  1. 请在代码中你认为重要处加上注释。
  2. 除了粘贴代码外，请用专门的文字对程序的设计做简要介绍。
  3. 如果你在做这个程序的过程中遇到了困难、走了弯路，请一一列出，并说明导致问题的原因，以及你最终的解决办法。

二：实验的工程目标

程序演示使用函数_beginthreadex启动线程。

三：实验代码

#include <cstdio>#include <windows.h>#include <process.h>unsignedintWINAPIFun(LPVOIDlpParamter) {
while (true) {
printf("---Fun display!\n");
Sleep(500);//休眠0.5s    }
return0;
}
intmain() {
HANDLEhThread;
hThread= (HANDLE) _beginthreadex(nullptr, 0, Fun, nullptr, 0, nullptr);//创建线程，执行Fun函数while (true) {
printf("main display!\n");
Sleep(500);//休眠0.5s    }
CloseHandle(hThread);//关闭句柄return0;
}

四：实验结果


文章标签：
龙蜥操作系统
Windows
API
算法
关键词：
操作系统实验
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