操作系统仿真实验：进程调度与内存管理

"操作系统课程设计，主要内容包括进程调度、作业调度、内存管理和防止死锁的实验，通过设计和实现小型仿真操作系统，使学生深入理解操作系统的核心功能。实验报告详细介绍了各个部分的设计要求和具体实现方法，如优先数调度算法、批处理系统中的作业调度以及银行家算法用于防止死锁。此外，还涉及了主存储器空间的分配和回收策略。" 操作系统是计算机系统的重要组成部分，负责管理和控制系统的硬件资源，确保多任务的高效运行。在本课程设计中，学生需要完成以下几个关键模块的实现： 1. **进程调度**： - **优先数调度算法**：每个进程由进程控制块（PCB）表示，包含进程名、指针、运行时间、优先数和状态。进程按照优先数排序，优先级高的进程优先获得CPU。调度程序在每次运行前为每个进程随机分配优先数和运行时间，形成一个优先级队列，便于调度。 2. **作业调度**： - 在批处理系统中，作业调度采用**响应比高者优先**算法。响应比是等待时间与服务时间的比值，此算法鼓励优先调度那些等待时间长且服务时间短的作业，以提高系统的整体效率。 3. **防止死锁**： - **银行家算法**：这是一种著名的预防死锁的方法。在实验中，需要设定进程对各类资源的最大需求、当前资源分配情况以及系统可用资源。每次进程申请资源时，算法会检查是否满足安全性条件，即系统能否在不引发死锁的情况下满足所有进程的资源需求。如果满足，批准请求；否则，拒绝请求。 4. **内存管理**： - 实验涵盖了主存储器的**分配与回收**。当进程请求内存时，系统根据特定策略（如首次适应、最佳适应、最坏适应等）分配空间。当进程结束或主动归还内存时，需要正确地释放和回收内存，以优化内存利用率。 通过这样的实践操作，学生不仅能够学习到操作系统的基本理论，还能掌握实际操作中解决问题的能力，加深对操作系统核心概念的理解，如并发控制、资源分配和内存管理策略。这有助于培养学生的编程技巧和分析问题的能力，为未来深入研究操作系统或者从事相关工作打下坚实的基础。