计算机操作系统课程设计 1017

【计算机操作系统课程设计 1017】是一个针对操作系统学习者的实践项目，旨在通过实际操作加深对操作系统核心概念的理解。这个课程设计的核心内容是实现基于DOS的多任务系统，涵盖了线程管理、CPU调度、同步机制和通信机制等多个方面。 **一、课程设计目的** 1. **理解线程与进程的区别**：区别在于进程是资源分配的基本单位，而线程是CPU调度的基本单位，拥有独立的指令计数器、寄存器和私有堆栈。 2. **深入理解CPU调度**：包括现场保护、CPU分派和现场恢复的过程。 3. **并发执行与顺序执行的对比**：了解并发执行的概念和其与顺序执行的不同之处。 4. **掌握临界资源和同步机制**：学习如何使用信号量来解决临界区问题，确保资源的互斥访问。 5. **理解消息缓冲通信**：通过实例学习如何实现生产者和消费者模型，以及与简单同步机制的比较。 **二、课程设计内容要求** 1. **线程创建与撤销**：使用C语言实现线程的创建和撤销，以及基于优先权加时间片轮转的调度算法。 2. **调整时间片**：通过改变时间片大小，观察系统性能的变化，理解时间片选取的合理范围。 3. **记录型信号量实现互斥访问**：利用记录型信号量确保两个线程对共享资源的互斥访问。 4. **生产者-消费者问题**：通过记录型信号量实现两个线程间的同步，一个线程计算并存储平方值，另一个线程读取并打印。 5. **消息缓冲通信**：实现消息队列，对比简单的同步机制，了解其在多线程通信中的应用。 6. **分析消息队列访问的互斥性**：讨论如果消息队列访问不满足互斥条件，可能出现的问题。 **三、基本概念** 1. **线程**：包含指令计数器、一组寄存器和私有堆栈，可以处于就绪、阻塞和执行三种状态。 2. **线程控制块TCB**：存储线程的状态、标识符、私有堆栈信息等。 3. **线程创建**：分配TCB、内存空间，初始化堆栈和TCB，最后返回线程ID。 4. **线程撤销**：释放资源，更新调度状态。 5. **调度算法**：采用循环队列方式，时间片到时切换线程。 6. **时钟中断处理**：用于系统计时，调度和管理中断事件。 通过这个课程设计，学生能够动手实现操作系统的关键功能，不仅理论知识得到巩固，实践能力也会得到提升，为后续深入学习操作系统和相关领域打下坚实基础。