1、图书管理系统
以UNIX系统文件部分系统调用为基础设计一个简易的图书管理系统。要求实现：图书的录入、查询、借阅、清理、统计等功能、还要实现对每天的借阅情况进行统计并打印出统计报表，操作界面要尽量完善。图书资料信息必须保存在文件中。
2、信号通信与进程控制
(l)进程的创建：编写一段程序，使用系统调用fork()创建两个或多个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和其余为子进程在活动。
(2)进程的控制：在程序中使用系统调用lockf()来给每一个进程加锁，实现进程之间的互斥。
(3)进程通信：①软中断通信；②在程序中使用实例signal(SIGINT，SIG_IGN)和signal(SIGQUIT，SIG_IGN)进行通信操作，观察执行结果，并分析原因。
(4)软中断的捕获与重定义。首先定义一个服务函数function()，然后利用signal(sig，function)系统调用来实现中断的捕获与改道。
(5)使用操作系统保留给用户的信号SIGUSR1和SIGUSR2进行通信。
(6)扩展程序，使之成为信号或事件驱动的应用程序。
3、管道通信
利用UNIX系统提供的管道机制实现进程间的通信。
(1)管道通信。利用pipe()和lockf()系统调用，编写程序，实现同族进程间的通信。使用系统调用pipe()建立一条管道线；创建子进程P1、P2、…。子进程Pi分别向管道各写信息，而父进程则从管道中读出来自于各子进程的信息，实现进程家族间无名管道通讯。
扩展之，使之成为客户/服务器模式，并完成一定的任务（自己定义）。
(2)命名管道通信：利用mkfifo(name，mode)或mknod(name，mode,0)创建一个命名管道，然后利用它和文件部分系统调用实现不同进程间的通信。
改造之，使之成为客户/服务器模式，并完成一定的任务（自己定义）。
4、进程间通信(IPC)：消息机制
(1)消息的创建、发送和接收
使用系统调用msgget()，msgsnd()，msgget()，及msgctl()编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。
1）为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。SERVER和CLIENT也可分别为2个各自独立的程序。
2）SERVER端建立一个Key为175的消息队列，等待其他进程发来的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。SERVER每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。
3）CLIENT端使用key为175的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后的一个消息，即是SERVER端需要的结束信号。CLIENT每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。
4）父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。
（2）功能扩展：在sever端创建一个服务函数，从而实现C/S通讯
要求SERVER每接收到一次数据后不仅仅显示“(server)received”，而是做一些其它事情，比如读取或查询某个文件，或者执行一个shell命令等。此功能可由设计者自己定义。
在此基础上可以扩展客户端，比如设计一个菜单界面，接收不同的选项，并发送到服务器端，请求对方提供服务。
5、进程间通信(IPC)：共享内存机制
(1) 共享存储区的创建，附接和断接
使用系统调用shmget()，shmat()，msgdt()，shmctl()，编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。
1）为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。SERVER和CLIENT也可分别为2个各自独立的程序。
2）SERVER端建立一个Key为375的共享区，并将第一个字节置为-1，作为数据空的标志，等待其他进程发来的消息。当该字节的值发生变化时，表示收到了信息，并进行处理。然后再次把它的值设为-1。如果遇到的值为0，则视为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。SERVER每接收到一次数据后显示“(server)received”。
3）CLIENT端建立一个Key为375的共享区，当共享取得第一个字节为-1时，SERVER端空闲，可发送请求。CLIENT随即填入9到0。期间等待Server端的再次空闲。进行完这些操作后，CLIENT退出。CLIENT每发送一次数据后显示“(client)sent”。
4）父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。
（2）功能扩展：在sever端创建一个服务函数，从而形成C/S通讯模式
要求SERVER每接收到一次数据后不仅仅显示“(server)received”，而是做一些其它事情，比如读取或查询某个文件等。此功能可由设计者自己定义。
在此基础上可以扩展客户端，比如设计一个菜单界面，接收不同的选项，并发送到服务器端，请求对方提供服务。
6、文件加密存储
利用文件系统的系统调用编程对文件的内容进行加、解密。
要求程序从环境的命令行携带4个参数。第一个是文件名，第二个是操作方式，第三个是密钥，第四个是加密钥循环使用长度。其中后两个参数是可以忽略，但对忽略的情况要提供缺省值。
要求最后实现对文件的加密转储，或通过改道的办法进行转储。对于已加密的文件可以进行解密显示或解密后转储。形成加密或解密文件后要删除原来的文件。
建议加密过程使用按字符进行异或的方式处理，也可以是仿射加密方式，比如把所有的字符做一个平移变换：A-A+C（A为任意字母表中的字母，C为常数，为了防止越界或溢出，可以改造其为A-（A+C）MOD 256），这里要提醒的是，要注意逆变换。
建议，设计者也提供自己的加密方式。
7、存储管理
存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。本设计的目的是通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。要求：
(1)通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。指令的地址按下述原则生成：
①50%的指令是顺序执行的；②25%的指令是均匀分布在前地址部分；③25%的指令是均匀分布在后地址部分。
具体的实施方法是：①在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m；②顺序执行一条指令，即执行地址为m+l的指令；③在前地址[0，m+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m’；④顺序执行一条指令，其地址为m’+1；⑤在后地址[m’+2，319]中随机选取一条指令并执行；⑥重复上述步骤①~⑤，直到执行320次指令。
(2)将指令序列变换成为页地址流。设:①页面大小为1K；②用户内存容量为4页到32页；③用户虚存容量为32K。
在用户虚存中，按每页存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：
第0条~第9条指令为第0页(对应虚存地址为[0，9])；
第10条~第19条指令为第1页(对应虚存地址为[10，19])；
… … …
第310条~第319条指令为第31页(对应虚存地址为[310，319])。
按以上方式，用户指令可组成32页。
(3)计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率（要为以下各种算法定义数据结构）。
①先进先出的算法(FIFO)；
②最近最少使用算法(LRU)；
③最近最不经常使用算法(NUR/NRU/CLOCK)。
命中率=1-页面失效次数/页地址流长度
在本设计中，页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。
(4)关于随机数产生办法，Linux/UNIX系统提供函数srand（）和rand（），分别进行初始化和产生随机数。例如:srand()语句可初始化一个随机数：
a[0]=10*rand()/32767*319+1，
a[1]=10*rand()/32767*a[0]；
… … …
语句可用来产生a[0]、a[1]、…中的随机数。
8、shell程序模拟设计
shell是UNIX系统的命令解释程序。Shell的基本功能是：命令解释执行、shell编程、系统环境设置、文件名替换、I/O重定向、连通管道建立。试按照shell程序的基本功能，利用UNIX系统提供的进程控制的系统调用，设计一个程序来模拟shell功能。要求至少要做到：
1）从终端键盘接收命令，若是合法，则执行之；
2）设置一条内部命令，比如print，用于显示被执行命令的返回状态和它自己的参数；
3）实现shell命令替换。
9、Windows文件系统分析
在Linux系统下，使用与文件相关的系统调用实现对物理设备文件的读写，参照Linux系统源代码，对不同介质上的FAT格式文件系统进行分析。要求在Linux环境下设计出C语言程序，实现以下功能：
1）分析DOS/Windows系统引导记录DBR（DOS Boot Record）和引导机制;
2）通过DBR中的BPB（BIOS Parameter Block）信息分析，构建相关信息的数据结构，比较FAT16、FAT32和VFAT等文件系统的区别与联系。
3）至少要实现对给出第一FAT入口文件的只读访问。
4）建议根据文件名读取文件。
10、UNIX/Linux文件系统分析
在Linux系统下，使用与文件相关的系统调用实现对物理设备文件的读写，参照Linux系统源代码以及Grub系统的源代码，对不同介质上的FAT格式文件系统进行分析。要求在Linux环境下设计出C语言程序，实现以下功能：
1）分析UNIX SysV/Linux系统引导记录的作用;
2）分析UNIX SysV/Linux的超级块及其结构，并建立相关数据结构，通过编程实现UNIX SysV/Linux文件系统内各部分的定位。
3）至少要实现对给定i节点文件的只读访问。
4）建议根据文件名读取文件。
