纯javascript模拟操作系统---jsOS
文章目录
- 前言
- 设计思想介绍
- 版本及迭代
- 主界面
- 基本使用方式
-
- 基本命令
- 实习报告书--jsOS模拟操作系统的实现
-
- 一、设计目的
- 二、设计内容
- 三、开发环境
- 四、分析设计
-
- <一>系统整体架构分析
-
- ①架构思想
- ②模块结构依赖
- ③重要数据结构
- ④程序流程
- <二>进程调度
-
- ①算法原理
- ②数据结构
- ③程序流程
- 五、运行示例及结果分析
- 六、心得体会
- 七、附录、程序代码
前言
hello各位同学欢迎使用学习本人开发的纯javascript模拟操作系统,本模拟系统灵感结构来源于linux系统结构,同时结合学校操作系统所学内容构思和开发，新手上路,架构设计如有不合理,系统任何bug,欢迎各位大佬指教。
all right编程一途永远在学习的路上,目前代码量还不是很多,架构我也一直在思考,我也不是什么大佬，只是一个不断学习的小白,我写这个模拟系统初衷也是为了学习,前端,JavaScript,我是一个喜欢探索未知的人,我也是一个喜欢创造的人(模仿只是为了学习),学习交友微信Rightstar_,
友情链接
个人网站:星空校园
微信公众号:星球信息
项目链接
jsOS模拟系统预览:jsOS模拟系统
GitHub地址:jsOS源码
设计思想介绍
设计思想也不多说了,还是来源于操作系统那一套书,还有linux系统结构
贴张图吧
这是linux2.40版源码目录,看文件夹名称也知道有关功能和结构了
版本及迭代
V1.0:操作系统进程调度模拟功能，部分功能未完成
V1.1:已去掉模拟部分,主更新应用
主界面
基本使用方式
基本命令
| 命令 | 参数 | 功能 |
|---|---|---|
| cls | 无 | 清空控制台 |
| showClock | 无 | 显示所有时钟 |
| clearClock | 无 | 清空所有时钟 |
| clearClock | 空格+时钟ID | 删除指定ID时钟 |
| runDC | 无 | 启动设备管理器 |
| stopDC | 无 | 关闭设备管理器 |
实习报告书–jsOS模拟操作系统的实现
一、设计目的
通过javascript脚本语言设计实现模拟系统，参考window及linux系统内核文件结构,学习系统模块的设计思想,实现进程调度模拟,理解熟悉基本进程调度算法的思想
二、设计内容
设计模拟系统，核心部分由javascript语言实现,可依靠浏览器平台实现运行,模拟系统参考window及linux系统结构,实现基本的内存，CPU，设备，进程管理调度等模块, 系统首要实现FIFO，RR，优先数调度等基本进程调度算法模拟, 而后可实现操作系统的更多模拟功能。
三、开发环境
Window环境，vscode
四、分析设计
<一>系统整体架构分析
①架构思想
本模拟系统采用javascript语言开发，借鉴linux内核文件结构思想，window窗口图形思想，为更接近实现操作系统的模拟状态,模仿系统真实的进程管理，存储管理，设备管理，文件管理等功能的运行实现过程，设计有以下重要js文件模块
系统上层部分
| 文件名称 | 功能说明 |
|---|---|
| Main.js | 系统入口文件 |
| Os.js | 系统初始化文件 |
| consoleCmd.js | 控制台命令函数库 |
| Command.js | 系统操作命令函数库 |
| Process.js | 进程创建函数库 |
| Application.js | 应用定义创建 |
| Device.js | 设备管理器主文件 |
设备
| 文件名称 | 功能说明 |
|---|---|
| WindowDrawer.js | 窗口创建设备 |
| Drawer.js | 画图设备 |
系统底层部分
| 文件名称 | 功能说明 |
|---|---|
| CPU.js | CPU模拟主文件 |
| Scheduler.js | 进程调度模拟文件 |
| ConsoleWindow.js | 控制台窗口显示文件 |
| clock.js | 时钟模块，负责运行时赋予 |
| Utils.js | 系统工具函数库 |
| Mm.js | 内存模块 |
| Config.js | 系统配置及说明 |
②模块结构依赖
③重要数据结构
本模拟系统设计大部分操作数据位于mm.js模块中,设置为全局变量访问。
以下为重要变量及数组的清单及功能说明:
| 变量名 | 说明 |
|---|---|
| mainWindow | 图形窗口主界面dom对象 |
| windowCreateNum | 已创建过的窗口数 |
| cmdHistoryIndex | 历史命令位置索引 |
| OSTime | 系统时间单位ms |
| deviceCCID | 设备管理器时钟ID |
| deviceRoundTime | 设备管理器时钟周期单位ms |
| drawerCreateNum | 创建过的画图设备数 |
| processHistoryNum | 历史创建过的进程数 |
| FreTime | CPU时间片长度单位ms |
| CPUSliceIndex | CPU时间片序列号 |
| 数组名 | 说明 |
|---|---|
| windowList | 创建的窗口队列数组 |
| cmdHistory | 控制台历史命令数组 |
| clockList | 时钟心跳ID存放的数组 |
| drawerList | 画图设备存放的队列 |
| deviceIODataList | 设备请求输入输出队列 |
| PCBCreateList | 已创建过的进程 |
| PCBList | 进程队列 |
| PCBReadlyList | 进程就绪队列 |
| PCBBlockList | 进程阻塞队列 |
| ImitateProcessList | 未加入PCBList的模拟进程队列, |
| CPU | CPU运行中的进程队列 |
④程序流程
<二>进程调度
①算法原理
1．先来先服务调度算法（FCFS）
先来先服务（First Come First Service）算法是一种最简单的调
度算法，可以应用于高级调度（作业调度）也可以应用于低级调度（进
程调度）。高级调度时，FCFS调度算法按照作业进入后备作业队列的先
后顺序选择作业进入内存，即先进入后备作业队列的作业被优先选择进
入内存，然后为选中的作业创建进程并分配该作业所需资源。低级调度
时，FCFS调度算法每次从内存的进程/线程就绪队列中选择一个最先进入
的进程/线程，然后由进程/线程调度程序将CPU分配给它并使其运行。
FCFS调度算法是一种非抢占式调度算法，当某进程/线程占用了CPU
后就一直运行，直到该进程/线程运行结束才放弃CPU，或在运行中因发
生某等待事件被阻塞而放弃CPU。
FCFS实现流程
–扫描就绪队列
–CPU空闲则下一步，否则该进程等待时间加一
–分配进程运行完成所需的时间，进入CPU
–继续扫描
2．时间片轮转调度算法（RR）
时间片轮转（Round Robin）调度算法主要用于低级调度。在采用时
间片轮转调度算法的系统中，进程?线程就绪队列总是按进程/线程到达
系统时间的先后次序进行排队，进程/调度程序按先来先服务的原
则，选择就绪队列中的第一个进程?线程，将 CPU分配给它执行。进程/
线程每次使用 CPU的时间只能是一个时间片，当运行进程?线程用完规定
的时间片时必放弃CPU的使用权。这时，进程/线程调度程序又将CPU分
配给当前就绪队列的第一个进程/线程，而放弃 CPU的进程?线程，则回
到就绪队列的队尾，等待下次轮转到自己时再投入运行。所以只要是处
于就绪队列中的进程/线程，按时间片轮转法调度将迟早会获得CPU而得
到运行，并不会发生无限期等待的情况。
RR实现流程
–扫描就绪队列
–CPU空闲则下一步，否则该进程等待时间加一
–分配固定的时间片,进入CPU
–进程被分配的时间片用完则返回就绪队列
–继续扫描
3.优先级调度算法
优先级调度算法既可用于高级调度，也可用于低级调度，还可用于
实时系统。若调度的对象为作业，优先级调度算法每次从后备作业队列
中选择优先级最高的作业调入内存，为其分配相应的资源并创建进程放
入到进程就绪队列。若调度的对象为进程，则优先级调度算法每次从进
程就绪队列中，选择优先级最高的进程为其分配 CPU而投入运行。如果
有多个优先级最高的作业/程，则可结合先来先服务或短作业/进程
优先调度策略。
（1）静态优先级
作业/程在进入系统或创建时被赋予一个优先级，该优先级一旦确
定则在其整个生命期内不再改变。对于作业，其优先级可依据费用来确
定；对于进程，其优先级主要依据进程的类型（系统进程还是用户进
程）、进程的资源需求（资源需求少的进程优先级高）、时间需求（短
进程优先）和用户要求来确定
静态优先级实现流程
–扫描就绪队列
–选择优先级最高的进程
–CPU空闲则下一步，否则该进程等待时间加一
–分配进程运行完成所需的时间，进入CPU
–进程被分配的时间片用完则返回就绪队列
–继续扫描
②数据结构
调度算法需要PCB内数据的支持,故设计PCB结构如下
| 变量名 | 说明 |
|---|---|
| PCBID | 进程ID |
| state | 进程状态标识 |
| processName | 进程名称 |
| firstReach | 初次获得CPU |
| clockID | 时钟ID |
| app | 进程绑定的应用实例 |
| isImitate | 进程模拟的标识 |
| imitateData | 进程模拟所需数据 |
以下为imitateData内的变量
| 变量名 | 说明 |
|---|---|
| timeSliceNum | 进程分配到的时间片 |
| imitateType | 模拟类型标识 |
| priorityLevel | 进程优先级数 |
| runTime | 进程完成所需的运行时间片 |
| usedSliceNum | 进程已使用的时间片数 |
| reachTime | 进程到达就绪队列的时间 |
| startTime | 进程开始时间(初次获得CPU的时间) |
| finishTime | 完成时间 |
| waitTime | 等待时间 |
| roundTime | 周转时间(完成时间-到达时间) |
| wRoundTime | 带权周转时间(周转时间/所需运行时间) |
③程序流程
五、运行示例及结果分析
FCFS算法运行示例
结果符合
六、心得体会
略
七、附录、程序代码
我的GitHub
https://github.com/rightstar2020/jsOS
码云
https://gitee.com/rightstar/jsOS
在线预览
https://rightstar.top/jsOS/