基于Java的操作系统课程设计（作业调度，内存管理、进程调度、进程阻塞等功能）.zip

# 操作系统课程设计 ## 一、课程设计目的 操作系统是计算机系统配置的基本软件之一。它在整个计算机系统软件中占有中心地位。其作用是对计算机系统进行统一的调度和管理，提供各种强有力的系统服务，为用户创造既灵活又方便的使用环境。本课程是计算机及应用专业的一门专业主干课和必修课。 通过课程设计,使学生掌握操作系统的基本概念、设计原理及实施技术,具有分析操作系统和设计、实现、开发实际操作系统的能力。 ## 二、课程设计内容和要求 提交一批作业（>=10），按先来先服选择一部分作业（最多 5 个）进入内存 为每个作业创建一个进程，并分配内存（用户内存：0—1024K，采用可变连续分配方式） 进程调度功能（时间片轮转） 随机阻塞进程，并在一段时间后唤醒进程（选做） 显示相关信息：后备作业队列、内存分配情况、进程信息、完成作业情况 这些功能要有机地连接起来 ## 三、软、硬件环境 软件：Windows 10, JDK1.8，IntelliJ IDEA 硬件：Intel(R) Core(TM) i5-8300H , 2.30GHz, RAM: 8.00GB ## 四、设计步骤 1. 题目分析 本次课程设计是将作业调度，内存管理、进程调度、进程阻塞等功能有机结合起来的一道题目。首先，需要使用随机数初始化 10 个作业，放入后备队列中，然后使用先来先服务（FCFS）进行作业调度，使用时间片轮转算法进行进程调度。其中，最多只能有五个作业能同时进入内存，本实验假设阻塞状态的进程依然在内存中。也就是说，处于就绪、运行、阻塞三种状态的进程数目之和最多为 5 个，即并发进程数最多为 5 个，在进程结束后，就会被调出内存，使用 FCFS 算法从后备队列中调入新的作业。在内存中的几个非阻塞状态的进程使用时间片轮转（RR）算法进行调度。而作业在进入内存之前，是要申请内存的，这时使用首次适应（FF）算法申请内存，从空闲分区链中找到合适的空闲分区并分配给该进程。在进程结束时，要回收其占用的内存，并进行相应的空闲分区合并。如此，便可以将作业调度、内存管理、进程调度和进程阻塞与唤醒这几个功能有机地连接起来了。 2.算法流程图：  3.项目工程截图：  4.主要的数据结构： ```java // PCB类 public class PCB { // 进程名 String name; // 所需内存 int needMemory; // 主存起始位置 int address; // 到达时间 double arriveTime; // 需要运行时间 double needTime; // 已用时间 double hasUsedTime; // 进程状态：运行中、就绪、阻塞(Running、 Waiting、 Blocking) String status; } // 内存块类 public class MemoryBlock { int address = 0; int length = 0; // Busy或 Free String status = "Free"; public MemoryBlock(int address, int length) { this.address = address; this.length = length; } } ``` 5.主要算法和代码： ```java // 快速排序，先来先服务中用快速排序算法对作业进行排序 public void quickSortByArriTime(int low, int high) { //开始默认基准为 low if (low < high) { //分段位置下标 int standard = getStandard( low, high); //递归调用排序 //左边排序 quickSortByArriTime( low, standard - 1); //右边排序 quickSortByArriTime(standard + 1, high); } } / * 申请内存的方法 * @param curr 进程的索引（下标） * @return */ public int applyMemory(int curr) { if (pcb[curr].status != "U") { return -2; } MemoryBlock target = null; int needMemoryry = pcb[curr].needMemory; for (MemoryBlock memoryBlock : memoryBlockList) { if (memoryBlock.status.equals("Free") && memoryBlock.length >= needMemoryry) { target = memoryBlock; break; } } if (target == null) {//找不到合适的内存块用于分配 return -2; } else if (target.length == needMemoryry) { // 申请的内存和内存分区刚好相等，直接将整块分区分给该进程 target.status = "Busy"; return target.address; } else { target.status = "Busy"; MemoryBlock block = new MemoryBlock(target.address + needMemoryry, target.length - needMemoryry); target.length -= block.length; // 将新建的空闲分区插入到分区连中 memoryBlockList.add(memoryBlockList.indexOf(target) + 1, block); return target.address; } } // 释放内存分方法 public void releaseMemory(int address) { MemoryBlock target = null; for (MemoryBlock memoryBlock : memoryBlockList) { if (memoryBlock.address == address) { target = memoryBlock; break; } } if (target == null){ return; } if(memoryBlockList.size()==1){ target.status = "Free"; return; } int index = memoryBlockList.indexOf(target); if (index == 0) { MemoryBlock memoryBlock = memoryBlockList.get(1); if (memoryBlock.status.equals( "Free")) { target.length += memoryBlock.length; memoryBlockList.remove(memoryBlock); } target.status = "Free"; } else if (index == memoryBlockList.size() - 1) { MemoryBlock m = memoryBlockList.get(index - 1); if (m.status.equals("Free") ) { m.length += target.length; memoryBlockList.remove(target); } target.status = "Free"; } else { MemoryBlock preMemoryBlock= memoryBlockList.get(index - 1); MemoryBlock nextMemoryBlock = memoryBlockList.get(index + 1); if (preMemoryBlock.status.equals("Free") && nextMemoryBlock.status.equals( "Free")) { preMemoryBlock.length += target.length; preMemoryBlock.length += nextMemoryBlock.length; memoryBlockList.remove(target); memoryBlockList.remove(nextMemoryBlock); } else if (preMemoryBlock.status.equals("Free") && nextMemoryBlock.status.equals("Busy") ) { preMemoryBlock.length += target.length; memoryBlockList.remove(target); } else if (preMemoryBlock.status.equals("Busy") && nextMemoryBlock.status.equals("Free") ) { target.length += nextMemoryBlock.length; target.status = "Free"; memoryBlockList.remove(nextMemoryBlock); } else { target.status = "Free"; } } } // 从后备队列中选择作业并申请内存 public void getNextOnDisk(double allTime) { int memoryProcessNum = 0;//在内存中的进程个数 for (int i = 0; i < pcb.length; i++) { if (pcb[i].status.equals("Waiting") || pcb[i].status.equals("Running") || pcb[i].status.equals("Blocking")) { memoryProcessNum++; } } if (memoryProcessNum < MAX_OCCURS) { // 如果内存中程序数少于最大并发数，从后备队列找到最先到达的进 程调入内存 for (int p = 0; p < pcb.length && memoryProcessNum < MAX_OCCURS; p++) { if (pcb[p].status.equals("U") && allTime >= pcb[p].arriveTim