操作系统是计算机科学中的核心课程之一，它不仅涵盖了计算机硬件和软件的基础知识，还涉及到系统设计、调度、存储管理等多个复杂领域。浙江大学（以下简称浙大）的操作系统实验课程，正是为了让学生在实践中深入理解理论，掌握操作系统的核心技术精髓。以下是关于浙大操作系统实验的详细介绍。
实验背景
浙大操作系统实验课程旨在帮助学生通过实验操作，深入了解操作系统的基本原理和实现方法。课程内容涵盖了操作系统的基本概念、进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等多个方面，旨在培养学生的实践能力和创新思维。
实验内容
1. 进程管理实验
进程管理实验是操作系统实验的核心内容之一。学生需要通过编写代码，实现进程的创建、调度、同步和通信等功能。以下是一个简单的进程同步实验示例：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#define NUM_THREADS 3
pthread_mutex_t lock;
pthread_cond_t cond;
void *thread_func(void *arg) {
int id = *(int *)arg;
pthread_mutex_lock(&lock);
printf("Thread %d is waiting\n", id);
pthread_cond_wait(&cond, &lock);
printf("Thread %d is running\n", id);
pthread_mutex_unlock(&lock);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t threads[NUM_THREADS];
int ids[NUM_THREADS];
int i;
pthread_mutex_init(&lock, NULL);
pthread_cond_init(&cond, NULL);
for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
ids[i] = i;
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, (void *)&ids[i]);
}
pthread_mutex_lock(&lock);
pthread_cond_broadcast(&cond);
pthread_mutex_unlock(&lock);
for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
pthread_join(threads[i], NULL);
}
pthread_mutex_destroy(&lock);
pthread_cond_destroy(&cond);
return 0;
}
2. 内存管理实验
内存管理实验要求学生实现内存分配、回收和交换等功能。以下是一个简单的内存分配实验示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX_MEMORY 1024
int memory[MAX_MEMORY];
int free_blocks[MAX_MEMORY];
int num_free_blocks = MAX_MEMORY;
void *allocate_memory(size_t size) {
int i, j, block_size, start_block;
int *block;
for (i = 0; i < num_free_blocks; i++) {
if (free_blocks[i] >= size) {
block_size = free_blocks[i];
start_block = i;
break;
}
}
if (i == num_free_blocks) {
return NULL;
}
for (j = start_block; j < start_block + size; j++) {
memory[j] = 1;
}
for (j = start_block + size; j < num_free_blocks; j++) {
free_blocks[j - size] = free_blocks[j];
}
num_free_blocks -= size;
block = (int *)malloc(size * sizeof(int));
if (block == NULL) {
return NULL;
}
for (j = 0; j < size; j++) {
block[j] = memory[j + start_block];
}
return block;
}
void free_memory(void *ptr) {
int i, j, size;
int *block = (int *)ptr;
size = block[0];
for (i = 0; i < size; i++) {
memory[i + block[1]] = 0;
}
for (i = block[1] + size; i < num_free_blocks; i++) {
free_blocks[i - size] = free_blocks[i];
}
num_free_blocks += size;
}
int main() {
int *ptr1 = allocate_memory(100);
int *ptr2 = allocate_memory(200);
free_memory(ptr1);
free_memory(ptr2);
return 0;
}
3. 文件系统实验
文件系统实验要求学生实现文件系统的基本功能，如创建、删除、读写文件等。以下是一个简单的文件系统实验示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX_FILES 10
#define FILE_SIZE 1024
typedef struct {
char name[50];
char content[FILE_SIZE];
int size;
} File;
File files[MAX_FILES];
int num_files = 0;
void create_file(const char *name, const char *content) {
if (num_files >= MAX_FILES) {
printf("File system is full\n");
return;
}
File *file = &files[num_files];
strcpy(file->name, name);
strcpy(file->content, content);
file->size = strlen(content);
num_files++;
}
void delete_file(const char *name) {
int i;
for (i = 0; i < num_files; i++) {
if (strcmp(files[i].name, name) == 0) {
for (int j = i; j < num_files - 1; j++) {
files[j] = files[j + 1];
}
num_files--;
break;
}
}
}
void read_file(const char *name) {
int i;
for (i = 0; i < num_files; i++) {
if (strcmp(files[i].name, name) == 0) {
printf("File: %s\n", files[i].name);
printf("Content: %s\n", files[i].content);
break;
}
}
}
int main() {
create_file("test.txt", "Hello, world!");
read_file("test.txt");
delete_file("test.txt");
return 0;
}
实验总结
浙大操作系统实验课程通过实践操作，让学生深入了解操作系统的基本原理和实现方法。通过以上实验内容的学习，学生可以掌握操作系统的核心技术精髓，为今后的学习和工作打下坚实基础。