辽宁科技大学操作系统课程设计指导书
一、课程设计目的和要求
本设计是专业基础课《操作系统》的课程设计。由于操作系统课的学时有限，没有安排实验。为了理论联系实际，加强分析问题、解决问题能力的培养，加强创新能力与探索精神、科学作风与综合素质的培养，加深理解和更好地掌握操作系统的基本概念、原理、技术和方法。特安排操作系统课程设计。它是操作系统课程的实践环节。由于具体的操作系统相当复杂，在短短的一周之内，不可能对所有管理系统进行详细地分析。因此，选择了操作系统中最重要的管理之一进程管理，作为本设计的任务。另外，为了使学生在使用系统调用的同时，进一步了解系统内部是如何实现系统调用的全过程，使学生在更深层次上对操作系统有所了解。
目的：
（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
（2）进一步认识并发执行的实质。
（3）分析进程争用资源的现象，学习解决互斥的方法。
（4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。
（5）弄清进程管理在操作系统中的地位和作用。
（6） 初步揭开Linux内核的神秘“面纱”，为今后深入学习内核原理打下基础。
（7）弄清系统调用原理，以及操作系统在处理每个系统调用的时候，用户态怎样切入核心态？又怎样从核心态返回到用户态的？
要求：
在具有自主版权的Linux环境下，用c语言或c＋＋，以及相关的系统调用，编程实现进程的创建、控制、软中断通信、管道通信等功能。通过自己下载较新版本的Linux内核源码，并解压缩、编译该内核源码，用编译出的内核重新引导系统。对于成功编译和引导新内核成功的同学，添加一个新的系统调用，经重新编译和运行内核，使新的系统调用可用。在用户态的程序中使用增加的系统调用，以证明它确实可用。
二、课程设计内容及时间安排
（一） 设计内容：
1、设计题目：进程管理及理解和增加Linux系统调用
2、具体实现：
（1）进程的创建
编写一段程序，使用系统调用fork（）创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示“A”；子进程分别显示字符“b”和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。
（2）进程的控制
修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。
如果在程序中使用系统调用lockf（），来给每一个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。
（3）①编制一段程序，使其实现进程的软中断通信。
要求：使用系统调用fork（）创建两个子进程，再用系统调用signal（）让父进程捕捉键盘上来的中断信号；当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill（）向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止：
Child Process11 is Killed by Parent！
Child Process12 is Killed by Parent！
父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止：
Parent Process is Killed！
②在上面的程序中增加系统调用signal（SIGINT,SIG_IGN）和signal（SIGQUIT,SIG_IGN），观察执行结果，并分析原因。
（4）进程的管道通信
编制一段程序，实现进程的管道通信，
使用系统调用pipe（）建立一个管道文件；两个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：
Child1 is sending a message！
Child2 is sending a message！
而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。
要求父进程先接收子进程P1发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息。
（5）理解和增加Linux系统调用
① 下载较新版本的Linux内核源码，在你的Linux系统中解压缩，大致观察内核源码的组成结构。然后编译这个版本的内核源码，并尝试用编译出的内核重新引导系统。
② 如果编译和引导新内核都成功了，可以试着添加一个新的系统调用，完成任意一个功能，重新编译和运行内核，使新的系统调用可用。最后，请编写一个用户态的程序，使用增加的系统调用，以证明它确实可用。
（二）、课程设计时间:一周
三、课程设计方法和指导
1、课程设计地点：在计算机科学与工程学院的计算机实验中心
2、设计工具： Linux环境下的c语言或c＋＋
3、 按照实习内容编写相应的程序，实现相应功能。
4、自学内容：
（1）vi编辑器的使用；
（2）gcc，gdb的使用；
（3）Linux的shell有关命令的使用（cat、ls、pwd、cd、mount、umount、mkdir、cp、等。）；
（4）Linux的设备使用方法（例如：U盘的加载与卸载）。
（5）Linux的图形窗口的使用。
（6）有关进程创建、控制、管道通讯、等系统调用的使用方法。
（7）Linux的系统调用原理。
（8）Linux的内核分析方法。
5、参考书目
《Linux的内核与编程》 机械工业出版社 雷澎等
《Linux的安装与使用》 机械工业出版社 雷澎等
《操作系统课程设计》 机械工业出版社 罗宇等
有关Linux的相关书籍
四、课程设计报告的安排
在报告中写出：
课程设计题目、目的、预备内容、设计内容、心得体会。
其中，设计内容中包括：编制的程序，运行结果，分析原因。
详见报告书写要求。
五、成绩考核标准及办法
（出勤情况＋上机情况＋上机考核情况＋课程设计报告）综合评定
编写责任人：胡一之
院系审核人：孙学波
