南通大学小型操作系统设计与实现课程设计详解

本篇文档是关于南通大学计算机科学与技术学院的一份操作系统课程设计报告，主题为“一个小型操作系统的设计与实现”。该课程旨在让学生深入理解并实践操作系统的基本原理，具体涉及三个核心模块：处理器管理、存储器管理和虚拟内存的缺页调度。 1. 处理器管理: - 学生需设计处理机调度算法，包括先来先服务（FCFS）和时间片轮转法。流程图中展示了这两种调度策略，其中FCFS根据进程到达的先后顺序分配CPU资源，而时间片轮转法则是将CPU时间划分给每个进程，按预设的时间片执行。 2. 存储器管理: - 存储器管理部分着重于可变式分区管理，特别是首次适应法。流程图展示了一个分配过程，即找到第一个足够大的空闲分区来满足进程的内存需求，若分区小于需求，则调整相邻分区的大小，并更新指向关系。 3. 虚拟内存与缺页调度: - 虚拟内存的缺页调度机制涉及到缺页中断处理，以及采用不同的调度算法，如最短寻道时间（SSTF）、最近最常使用（LRU）和最不经常使用（LFU）。设计者需要实现一个缺页调度算法，当发生缺页时，能够选择合适的页面替换策略。 4. 进程管理: - 进程控制块的初始化和进程状态的管理也是关键部分。包括输入进程总数、判断进程是否结束、输入进程信息、输出就绪状态进程信息等步骤，以及实时更新正在运行进程的执行时间和状态转换。 在整个设计过程中，学生需要计算并输出每个进程的完成时刻、周转时间和带权周转时间，这些指标对于评估系统效率至关重要。此外，课程还要求设置定时器和进程调度数组，以模拟进程的执行顺序和响应时间。 总结来说，这份课程设计涵盖了操作系统的基础架构，通过实际操作，使学生掌握处理器调度、内存管理及虚拟内存调度的核心概念，并具备初步的设计和实现能力。