操作系统实验（一 ~ 四）：进程调度 + 银行家算法 + 内存管理 + 磁盘调度

操作系统是计算机科学的基础组成部分，它负责管理系统的硬件资源和软件资源，确保多个程序可以高效、安全地并发执行。本实验涵盖了操作系统中的四个关键概念：进程调度、银行家算法、内存管理和磁盘调度，通过实际操作加深对这些核心知识点的理解。 **1. 进程调度** 进程调度是操作系统中最基本的功能之一，它的目标是有效地分配CPU时间，提高系统效率和响应速度。常见的调度策略有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、高响应比优先（HRN）以及多级反馈队列（MLFQ）等。在实验中，你将学习如何实现这些调度算法，并通过模拟不同场景观察它们对系统性能的影响。了解进程的状态转换（新建、就绪、运行、等待和终止），以及调度算法的选择对系统吞吐量、周转时间和等待时间的影响，是理解操作系统运行机制的关键。 **2. 银行家算法** 银行家算法是为避免死锁而设计的一种预防策略。在操作系统中，资源的分配如同银行贷款，必须保证系统在任何时刻都不会陷入无法满足资源需求的死锁状态。实验中，你需要理解和实现银行家算法，理解资源的静态和动态分配，以及安全性检查。通过对资源需求矩阵、当前资源分配矩阵和最大资源需求矩阵的处理，确保系统始终安全。 **3. 内存管理** 内存管理是操作系统的核心功能，包括内存分配、回收、地址映射和页面替换等。在这个实验中，你会接触到分页和分段两种内存管理方式，理解虚拟内存的概念以及如何通过页表实现地址转换。此外，还会学习到常见的页面替换算法，如最佳(OPT)、首次(FIFO)、最近最久未使用(LRU)等，并通过模拟这些算法的执行，分析其性能差异。 **4. 磁盘调度** 磁盘调度是控制硬盘读写头移动以访问数据的策略，目的是最小化磁盘I/O延迟。常见的磁盘调度算法有先来先服务(FCFS)、最短寻道时间优先(SSTF)、扫描(SCAN)和循环SCAN(CSCAN)。实验中，你需要实现这些算法并比较它们在不同工作负载下的表现，理解寻道时间和旋转延迟对I/O性能的影响。 实验报告将记录整个实验过程，包括理论分析、代码实现、结果验证和性能评估。通过源代码和可执行文件，你可以深入理解每个环节的具体操作，而截图和画图则有助于直观展示实验结果，增强对知识点的理解。 这个实验提供了从理论到实践全面学习操作系统核心概念的机会。通过参与实验，你不仅能掌握相关知识，还能提升编程技能，对操作系统的工作原理有更深刻的认识。