南通大学学生设计小型操作系统：中止处理、作业调度与PV原语

在这个文档中，讲述了南通大学计算机科学和技术学院一名学生王志宏在操作系统课程设计中的实践项目，涵盖了操作系统设计的关键模块。首先，设计的核心部分包括： 1. 中止处理：设计了一个模拟时钟中止的程序，通过从键盘输入信息模拟中止事件，处理器在执行指令后检查中止寄存器，如果发现非零值，就进行中止处理。通过这种方式，操作系统能够识别不同类型的中止事件并采取相应措施。 2. 作业调度：采用先来先服务（FCFS）算法，这是一种简单的调度策略，按照作业到达处理器的时间顺序进行调度，最早到达的作业优先执行。设计了算法的步骤，并要求实现算法模拟，并计算出平均作业周转时间和平均带权作业周转时间。 3. PV原语：涉及到经典的哲学家吃通心面问题，展示了并发控制中互斥条件的实现，即每个哲学家在获取两把叉子前需执行P操作，吃完后释放叉子执行V操作，确保资源的互斥使用。 4. 死锁：讨论了银行家算法，一种解决死锁的经典方法，通过资源分配预审和资源回收策略，避免多个进程因互相等待对方释放资源而陷入死锁状态。 5. 页面替换：介绍了两种页面替换策略：优异先出（FIFO）和最近最少使用（LRU），用于处理内存不足时的页面调度。 6. 磁盘调度：同样采用了先来先服务（FCFS）算法，根据作业请求的顺序决定磁盘I/O操作的执行顺序。 7. 实现原理：设计了一个包含处理器管理、寄存器管理和缺页调度等组件的框架，这些模块协同工作，提供操作系统的基本功能。 在整个项目中，学生不仅理论学习了操作系统的关键概念，还通过实际编程实现了这些核心功能，加深了对操作系统内部运作机制的理解。