Контрольная работа + экзаменационная работа + лабораторные работы по дисциплине: Операционные системы, вариант 8

Лабораторные работы No1-5.
No1:Тема: Написать программу, которая должна “озвучивать” клавиатуру, т.е. после запуска этой программы нажатие любой клавиши на клавиатуре будет сопровождаться звуковым сигналом. Клавиатура при этом должна оставаться работоспособной, т.е. продолжать выполнять свои основные функции в нормальном темпе. Программа должна быть резидентной, т.е. оставаться в памяти после своего завершения.
В качестве пробного варианта длительность звукового сигнала и частоту задать константами в программе. Когда будет получена устойчивая работа программы, изменить её таким образом, чтобы длительность звукового сигнала и его частота задавались в качестве параметров при запуске программы.
Необходимо предоставить пользователю возможность “выключать” и “включать” заново звуковое сопровождение работы клавиш. Использовать для “выключения/включения” звука нестандартную комбинацию клавиш: сочетание нажатой клавиши <Shift> с какой-либо ещё, например, <Shift>+<Esc> ...

No2:Написать резидентную программу, которая будет работать, как “будильник” – через заданный интервал времени издавать короткий звуковой сигнал – “тикать” (например, через 1–2 секунды). По завершении более длительного интервала времени (от нескольких секунд до нескольких минут или часов) должен раздаваться более продолжительный мелодичный звуковой сигнал, имитирующий звонок будильника.
Длительность звукового сигнала – “тиканья” – не должна быть слишком большой. Её следует задавать в программе в пределах от 1/10 до 1⁄2 доли секунды.
По окончании “звонка будильника” “тиканье” должно продолжаться. “Звонок” должен раздаваться только один раз.
В то время, когда звучит “звонок”, не должно быть слышно “тиканья” (звонок может длиться в течение нескольких секунд, и в этот интервал времени теоретически могут попасть звуки “тиканья”).
Для получения эффекта “мелодичного звонка” следует использовать несколько звуковых частот с различной продолжительностью звучания каждой из них.
Временной интервал, через который должно происходить “тиканье” (в секундах – целое число секунд), задавать с клавиатуры в качестве параметра; время, через которое должен прозвонить будильник (в минутах – их число может быть дробным), тоже задавать в качестве параметра. Отсчёт времени для “звонка” вести с момента запуска программы.
No3: Написать программу «часы», которая будет однократно перехватывать показания системных часов и от них вести отсчет времени, используя собственный счетчик прерываний таймера (в качестве основы может быть использован обработчик прерываний таймера из предыдущей работы). Показания времени – часы, минуты, секунды – следует выводить в заданном месте экрана. Формат вывода: xx:xx:xx. Обновление показаний времени выполнять дискретно, через заданное количество секунд.
Программа должна работать резидентно. При обновлении показаний времени курсор не должен быть виден, кроме того, вывод показаний времени не должен нарушать нормальной работы пользователя.
Часы должны работать точно! Для обеспечения этого, во-первых, необходимо помнить о том, что количество импульсов (или «тиков») таймера в секунду – число дробное. Следовательно, на одной секунде может возникать некоторая погрешность, которую возможно устранить на 5 секундах (когда пройдет целое количество импульсов). Во-вторых, необходимо учитывать, что минимальная величина, отраженная в показаниях часов – это секунды. Но программа может быть запущена в начале секунды (прошел 1 импульс) или же в конце (прошло 18 импульсов). Если начинать отсчет «тиков» таймера с нуля, может возникнуть погрешность величиной почти в секунду. Следовательно, при установке начального значения счетчика импульсов таймера необходимо учитывать ещё и доли секунды (один из параметров стандартной процедуры GetTime), переведя их в соответствующее количество импульсов.
Величину дискрета, а также координаты местоположения часов на экране задавать с клавиатуры в качестве параметров командной строки (т.е. программа должна иметь три параметра) при запуске программы.

No4: Написать программу, которая будет эмулировать параллельную работу некоторых потоков. Потоки должны работать циклически. В качестве модели использовать схему “производитель – потребитель”. Один поток (производитель) может помещать случайные (или какие-то определенные – например, только четные числа или квадраты целых чисел и т.п.) числа в буфер (массив заданного размера), для наглядности поток-производитель должен эти числа выводить на экран. Другой поток (потребитель) забирает числа из этого буфера. Для контроля также выполнять вывод на экран чисел, взятых потоком-потребителем из буфера. Вывод разными потоками выполнять в разные строки и/или разным цветом; дополнительно выводить на экран индикатор того, какой именно поток работает в настоящий момент, а также содержимое буфера и текущий процент его наполненности.
На экране параллельная работа потоков может быть представлена следующим образом:
Верхняя строка (производитель): ячейка для вывода текущего сгенерированного числа, признак активности потока (слово, символ, цвет), сообщение о переполнении буфера в случае этого события. Возможно, ещё какая-то полезная информация, например, номер заполняемой ячейки.
Нижняя (или вторая) строка (потребитель): ячейка для вывода текущего прочитанного числа, признак активности потока (слово, символ, цвет), сообщение о пустом буфере в случае этого события. Возможно, информация о номере считываемой из буфера ячейки.
В середине экрана: сам буфер, в который числа добавляются потоком-производителем и из которого считываются (удаляются или перекрашиваются, попадая при этом в его ячейку в нижней строке экрана) потоком-потребителем. Считывание чисел можно производить по принципу стека или очереди. При считывании по принципу очереди после завершения работы потребителя какое-то количество чисел из начала буфера исчезнет, следовательно, буфер будет перемещаться по экрану и в какой-то момент его потребуется переписать заново, от начала.
Отдельной строкой или в углу экрана отображать процент заполненности буфера.

No5: Написать программу, которая будет работать с видеопамятью. Можно выполнить любое из приведенных ниже заданий. Независимо от конкретного задания программа должна работать резидентно. Текст, присутствовавший на экране до запуска программы, не должен портиться никаким образом.
В программе следует использовать два обработчика прерываний – прерываний таймера и прерываний клавиатуры. Прерывания таймера регламентируют скорость перемещения объекта, причем параметр, характеризующий величину скорости, необходимо задавать с клавиатуры при запуске программы. Информация о параметре, задающем скорость движения, должна выводиться на экран при запуске программы без параметров.
В случае смещения строк на экране (нажатие клавиши ENTER) не должно происходить никаких нежелательных эффектов – раздвоения картинки, дублирования строк или их частей...

Курсовая работа (8 вариант): Необходимо написать программу, реализующую параллельную работу нескольких процессов. Каждый процесс может состоять из одного или нескольких потоков. Любой из потоков, работающих в составе этих процессов, может быть приостановлен и вновь запущен некоторой определенной клавишей (можно использовать буквенные или цифровые клавиши). Нажатия клавиш обрабатывать с помощью прерывания от клавиатуры/
Окончание работы программы должно происходить при приостановке всех потоков их ключевыми клавишами либо при нажатии клавиши ESC. При окончании работы необходимо выполнить корректное завершение, т.е. “дочитать” всю информацию из буфера каждого процесса (при его наличии), закрыть все открытые файлы и т.п.
Те потоки, которые выводят информацию на экран, должны использовать для этого каждый свое отдельное окно, обрамленное рамкой – экран визуально делится на несколько окон, в каждом из которых отображается один процесс.
Дополнительное информационное окно должно содержать описание управляющих клавиш и краткое сообщение о тех действиях, которые выполняются в программе: номер потока, его статус в текущий момент времени (активен, приостановлен, ожидает), другую информацию (указание величины выделенного потоку кванта времени, процент заполненности буфера и т.п.) в зависимости от конкретного потока.
Программа должна работать устойчиво, без “зависаний” и непредвиденных зрительных эффектов. В случае необходимости указания параметров при запуске программы необходимо предусмотреть и обработать все возможные ошибки (с выводом диагностики на экран).

Экзамен (билет 4):
1. Понятие ресурса. Классификация ресурсов (делимые, неделимые...). Основные виды ресурсов (перечислить и охарактеризовать).
2. Взаимодействие процессов и потоков в мультипрограммной системе, понятие критической секции. Пример эффекта гонок. Синхронизация потоков – цели и способы, понятие и пример тупика.
3. Железная дорога, соединяющая города A и B, имеет участок с одним путем. Пусть движение поездов из A в B и из B в A – процессы. Используя семафоры, запрограммировать движение поездов таким образом, чтобы в любой момент времени по единственному пути поезда двигались только в одном направлении. Рассмотреть проблему бесконечного ожидания, варианты ее решения.