操作系统实验 实验1 进程描述与控制
操作系统实验1--进程管理
设计一个有N个进程的进程调度程序一、实验目的通过一个简单的进程调度模拟程序的实现，加深对各种进程调度算法，进程切换的理解。
二、实验内容1、进程调度算法：采用动态最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）。
2、每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。
进程控制块可以包含如下信息：●进程名----进程标示数ID；●优先数----Priority，优先数越大优先权越高；●到达时间----进程的到达时间为进程输入的时间；●进程还需要运行时间----AllTime，进程运行完毕AllTime =0；●已用CPU时间----CPUTime；●进程的阻塞时间StartBlock----表示当进程在运行StartBlock个时间片后，进程将进入阻塞状态；●进程的阻塞时间StartTime----表示当进程阻塞StartTime个时间片后，进程将进入就绪状态；●进程状态----State；●队列指针----Next，用来将PCB排成队列。
3、调度原则●进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。
进程的到达时间为进程输入的时间；●进程的运行时间以时间片为单位进行计算；●进程在就绪队列中带一个时间片，优先数加1；●每个进程的状态可以是就绪R（Ready）、运行R（Run）、阻塞B(Block)、或完成F（Finish）四种状态之一；●就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片，用已占用CPU时间加1来表示；●如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减3，然后把它插入就绪队列等待CPU；●每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的PCB，以便进行检查；●重复以上过程，直到所要进程都完成为止。
三、实验要求完成实验内容并写出实验报告，报告应具有以下内容：1、实验目的。
操作系统原理实验
操作系统原理实验一、实验目的本实验旨在通过实际操作，加深对操作系统原理的理解，掌握操作系统的基本功能和调度算法。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 虚拟机软件：VirtualBox3. 实验工具：C语言编译器（如gcc）、汇编语言编译器（如nasm）、调试器（如gdb）三、实验内容1. 实验一：进程管理在这个实验中，我们将学习如何创建和管理进程。
具体步骤如下：a) 创建一个C语言程序，实现一个简单的计算器功能。
该计算器能够进行基本的加减乘除运算。
b) 使用fork()系统调用创建一个子进程，并在子进程中执行计算器程序。
c) 使用wait()系统调用等待子进程的结束，并获取子进程的退出状态。
2. 实验二：内存管理在这个实验中，我们将学习如何进行内存管理。
具体步骤如下：a) 创建一个C语言程序，模拟内存分配和释放的过程。
该程序能够动态地分配和释放内存块。
b) 使用malloc()函数分配一块内存，并将其用于存储数据。
c) 使用free()函数释放已分配的内存块。
3. 实验三：文件系统在这个实验中，我们将学习如何进行文件系统的管理。
具体步骤如下：a) 创建一个C语言程序，实现一个简单的文件系统。
该文件系统能够进行文件的创建、读取、写入和删除操作。
b) 使用open()系统调用打开一个文件，并进行读取和写入操作。
c) 使用unlink()系统调用删除一个文件。
四、实验步骤1. 安装虚拟机软件VirtualBox，并创建一个虚拟机。
2. 在虚拟机中安装操作系统Windows 10。
3. 在Windows 10中安装C语言编译器、汇编语言编译器和调试器。
4. 根据实验内容，编写相应的C语言程序并保存。
5. 在命令行中使用gcc编译C语言程序，并生成可执行文件。
6. 运行可执行文件，观察程序的执行结果。
7. 根据实验要求，进行相应的操作和测试。
8. 完成实验后，整理实验报告，包括实验目的、实验环境、实验内容、实验步骤和实验结果等。
实验一 进程控制实验
实验一进程控制实验实验目的1、掌握进程的概念，了解进程的结构、状态，认识进程并发执行的实质。
2、熟悉进程控制相关的命令。
3、能够使用系统调用完成进程的创建，形成多进程并发执行的环境.4、了解进程控制的系统调用，可实现对进程的有效控制实验基础一、LINUX进程引入进程概念，是为了描述多道程序的并发执行。
为了执行一个程序，首先要创建进程。
资源足够时，os为进程分配内存资源。
操作系统利用PCB来控制和管理进程，其中为每个进程赋予惟一的进程标识符就放在PCB中。
Linux操作系统本身的运行，就是由一系列服务进程和系统监控进程等组成的，在Linux 上运行的任何东西，包括每一个用户的工作也都是以进程的形式运行的。
与传统的进程一致，Linux进程也主要有3部分组成：程序段、数据段和进程控制块。
程序段存放进程执行的指令代码，具有可读、可执行、不可修改属性，但允许系统中多个进程共享这一代码段，因此程序与进程具有一对多的属性。
数据段是进程执行时直接操作的所有数据（包括变量在内），具有可读、可写、不可执行属性。
Linux中每个进程PCB的具体实现用一个名为task_struct的数据结构来表示，在Linux 内核中有个默认大小为512B的全局数组task，该数组的元素为指向task_struct结构的指针。
在创建新进程时，Linux将会在系统空间中分配一个task_struct结构，并将其首地址加入到task数组。
当前正在运行的进程的task_struct结构由一个current指针来指示。
Linux 2.4.20内核版本中的task_struct结构在include/linux/sched.h中定义。
其中的state成员描述了进程的当前状态，系统中的每个进程都将处于以下五种状态之一：（1）TASK_RUNNING：可运行态，表示进程正在运行，或准备运行（就绪）。
（2）TASK_INTERRUPUTIBLE：可中断等待态，表示进程在等待队列中等待某些条件的达成，一旦条件满足就被唤醒，也能够由其他进程通过信号或中断唤醒。
操作系统实验-进程控制
实验一、进程控制实验1.1 实验目的加深对于进程并发执行概念的理解。
实践并发进程的创建和控制方法。
观察和体验进程的动态特性。
进一步理解进程生命期期间创建、变换、撤销状态变换的过程。
掌握进程控制的方法，了解父子进程间的控制和协作关系。
练习 Linux 系统中进程创建与控制有关的系统调用的编程和调试技术。
1.2 实验说明1）与进程创建、执行有关的系统调用说明 进程可以通过系统调用fork()创建子进程并和其子进程并发执行.子进程初始的执行映像是父进程的一个复本.子进程可以通过 exec()系统调用族装入一个新的执行程序。
父进程可以使用 wait()或 waitpid()系统调用等待子进程的结束并负责收集和清理子进程的退出状态。
fork()系统调用语法:pid_t#include <unistd.h>fork(void);fork 成功创建子进程后将返回子进程的进程号,不成功会返回-1.exec 系统调用有一组 6 个函数,其中示例实验中引用了 execve 系统调用语法:#include <unistd.h>const char * envp[]);path 要装const char *argv[],int execve(const char *path,入的新的执行文件的绝对路径名字符串.argv[] 要传递给新执行程序的完整的命令参数列表(可以为空).envp[] 要传递给新执行程序的完整的环境变量参数列表(可以为空).Exec 执行成功后将用一个新的程序代替原进程，但进程号不变，它绝不会再返回到调用进程了。
如果 exec 调用失败，它会返回-1。
wait() 系统调用语法:#include <sys/types.h>pid_t#include <sys/wait.h>wait(int *status);status 用pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int option);于保留子进程的退出状态pid 可以为以下可能值：-1 等待所有 PGID 等于 PID 的绝对值的子进程1 等待所有子进程0 等待所有 PGID 等于调用进程的子进程>0 等待 PID 等于 pid 的子进程 option 规定了调用 waitpid 进程的行为：WNOHANG 没有子进程时立即返回WUNTRACED 没有报告状态的进程时返回wait 和 waitpid 执行成功将返回终止的子进程的进程号，不成功返回-1。
实验一进程控制与描述
死锁检测
死锁检测是通过检测系统状态是否满足死锁条件来确定系 统是否处于死锁状态。
死锁解除
死锁解除是当系统检测到死锁状态时采取措施来解除死锁 的过程。
资源有序分配法
资源有序分配法是一种预防死锁的方法，通过为每个资源 分配一个唯一的序号，并要求进程按照序号递增的顺序请 求资源来避免产生循环等待条件。
03 进程描述
实验一：进程控制与描述
目录
• 进程控制概述 • 进程控制机制 • 进程描述 • 实验步骤与操作 • 实验结果与分析
01 进程控制概述
进程的定义与特性
总结词
进程是程序的一次执行，具有动态性、 并发性、制约性、独立性和制约性等特 性。
VS
详细描述
进程是程序在计算机上的一次执行过程， 它具有动态性，即进程的状态可以在运行 过程中改变；并发性，即进程可以同时存 在于多个状态；制约性，即进程间的相互 制约关系；独立性，即进程是独立的，不 受其他进程的影响；制约性，即进程间的 相互制约关系。
04 实验步骤与操作
实验环境搭建
准备实验所需的操作 系统环境，如Linux 或Windows。
配置网络连接，确保 实验过程中能够访问 外部资源。
安装必要的软件工具， 如任务管理器、终端 等。
进程创建与终止实验
01 打开任务管理器或终端，
查看当前运行的进程。
观察并记录进程的创建 过程和结果，包括进程
PCB中包含了进程标识符、进 程状态、内存指针、文件描述 符表等信息。
通过PCB，操作系统可以对进 程进行创建、切换、终止等操 作，实现对进程的统一管理。
进程状态信息
1
进程状态信息是指描述进程当前状态的变量和数 据结构。
实验1 进程控制与描述
实验一：进程控制与描述一、实验目的：利用Windows提供的API函数，编写程序，实现进程的创建和终止（如创建写字板进程及终止该进程），加深对操作系统进程概念的理解，观察操作系统进程运行的动态性能，获得包含多进程的应用程序编程经验。
二、实验原理：1．进程的创建进程的创建通过CreateProcess()函数来实现，CreateProcess()通过创建一个新的进程及在其地址空间内运行的主线程来启动并运行一个新的程序。
具体地，在执行CreateProcess()函数时，首先由操作系统负责创建一个进程内核对象，初始化计数为1，并立即为新进程创建一块虚拟地址空间。
随后将可执行文件或其他任何必要的动态链接库文件的代码和数据装载到该地址空间中。
在创建主线程时，也是首先由系统负责创建一个线程内核对象，并初始化为1。
最后启动主线程并执行进程的入口函数WinMain()，完成对进程和执行线程的创建。
2．实现技巧CreateProcess()函数的原型声明如下：BOOL CreateProcess(LPCTSTR lpApplicationName, // 可执行模块名LPTSTR lpCommandLine, // 命令行字符串LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes, // 进程的安全属性LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // 线程的安全属性BOOL bInheritHandles, // 句柄继承标志DWORD dwCreationFlags, // 创建标志LPVOID lpEnvironment, // 指向新的环境块的指针LPCTSTR lpCurrentDirectory, // 指向当前目录名的指针LPSTARTUPINFO lpStartupInfo, // 指向启动信息结构的指针LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation //指向进程信息结构的指针)可以指定第一个参数，即应用程序的名称，其中包括相对于当前进程的当前目录的全路径或者利用搜索方法找到的路径；lpCommandLine参数允许调用者向新应用程序发送数据；接下来的三个参数与进程和它的主线程以及返回的指向该对象的句柄的安全性有关。
实验一 进程控制描述与控制讲解
实验一进程控制描述与控制第一部分 Windows“任务管理器”的进程管理背景知识Windows 2000/XP/XP的任务管理器提供了用户计算机上正在运行的程序和进程的相关信息，也显示了最常用的度量进程性能的单位。
使用任务管理器，可以打开监视计算机性能的关键指示器，快速查看正在运行的程序的状态，或者终止已停止响应的程序。
也可以使用多个参数评估正在运行的进程的活动，以及查看CPU 和内存使用情况的图形和数据。
其中：1) “应用程序”选项卡显示正在运行程序的状态，用户能够结束、切换或者启动程序。
2) “进程”选项卡显示正在运行的进程信息。
例如，可以显示关于CPU 和内存使用情况、页面错误、句柄计数以及许多其他参数的信息。
3) “性能”选项卡显示计算机动态性能，包括CPU 和内存使用情况的图表，正在运行的句柄、线程和进程的总数，物理、核心和认可的内存总数(KB) 等。
实验目的通过在Windows 任务管理器中对程序进程进行响应的管理操作，熟悉操作系统进程管理的概念，学习观察操作系统运行的动态性能。
工具/准备工作在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。
需要准备一台运行Windows 2000/XP/XP操作系统的计算机。
实验内容与步骤1. 使用任务管理器终止进程2. 显示其他进程计数器3. 更改正在运行的程序的优先级启动并进入Windows环境，单击Ctrl + Alt + Del键，或者右键单击任务栏，在快捷菜“运行”，并输入“taskmgr.exe”单中单击“任务管理器”命令，或者是在点击任务条上的“开始”打开“任务管理器”窗口。
在本次实验中，你使用的操作系统版本是：Microsoft Windows XP Professional 版本2002当前机器中由你打开，正在运行的应用程序有：1）实验一进程控制描述与控制34- Microsoft Word2) 我的电脑3) ftp://192.168.15.8/- Microsoft Internet Explorer4) __________________________________________________________________5) __________________________________________________________________Windows“任务管理器”的窗口由_5_个选项卡组成，分别是：1) 应用程序________________________________________________2) 进程__________________________________________________________3) 性能_____________________________________________________________4) 联网______________________________________________________________5) 用户_____________________________________________________________当前“进程”选项卡显示的栏目分别是(可移动窗口下方的游标/箭头，或使窗口最大化进行观察) ：1. 使用任务管理器终止进程步骤1：单击“进程”选项卡，一共显示了__40_个进程。
实验一-进程控制实验
实验一进程控制一、实验目的：加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别；掌握Linux操作系统的进程创建和终止操作，体会父进程和子进程的关系及进程状态的变化；进一步认识并发执行的实质，编写并发程序。
二、实验平台：虚拟机：VMWare9以上操作系统：Ubuntu12.04以上编辑器：Gedit | Vim编译器：Gcc三、实验内容：（1）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“身份信息”：父进程显示“Parent process! PID=xxx1 PPID=xxx2”；子进程显示“Childx process! PID=xxx PPID=xxx”。
多运行几次，观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。
说明：xxx1为进程号，用getpid()函数可获取进程号；xxx2为父进程号，用getppid()函数可获取父进程号；Childx中x为1和2，用来区别两个子进程；wait()函数用来避免父进程在子进程终止之前终止。
程序源码：#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#define NUM 2int main(void){pid_t pid1,pid2;if((pid1=fork())<0){printf("创建进程1失败");}else{if(pid1==0){//子进程1执行printf("Child1 process: ");printf("PID=%d PPID=%d \n",getpid(),getppid());sleep(2);}else{if((pid2=fork())<0){printf("创建进程2失败");}else{if(pid2==0){ //子进程2执行printf("Child2 process: ");printf("PID=%d PPID=%d \n",getpid(),getppid());}else{//父进程执行wait();wait();printf("Parent process: ");printf("PID=%d PPID=%d \n",getpid(),getppid());exit(0);}}}}}执行结果whtcmiss@whtcmiss-VirtualBox:~/Desktop$ gcc test1.c -o testwhtcmiss@whtcmiss-VirtualBox:~/Desktop$ ./testChild2 process: PID=2527 PPID=2525Child1 process: PID=2526 PPID=2525Parent process: PID=2525 PPID=2127whtcmiss@whtcmiss-VirtualBox:~/Desktop$ ./testChild2 process: PID=2530 PPID=2528Child1 process: PID=2529 PPID=2528Parent process: PID=2528 PPID=2127whtcmiss@whtcmiss-VirtualBox:~/Desktop$ ./testChild2 process: PID=2533 PPID=2531Child1 process: PID=2532 PPID=2531Parent process: PID=2531 PPID=2127实验结果分析：第一次程序运行结果，两个子进程的PPID都是2525，是由同一个进程创建。
操作系统实验一进程控制与描述
实验一进程控制与描述一、实验目的通过对Windows 2000编程，进一步熟悉操作系统的基本概念，较好地理解Windows 2000的结构。
通过创建进程、观察正在运行的进程和终止进程的程序设计和调试操作，进一步熟悉操作系统的进程概念，理解Windows 2000进程的“一生”。
二、实验环境硬件环境：计算机一台，局域网环境；软件环境：Windows 2000 Professional、Linux Redhat 9.0操作系统平台，Visual C++ 6.0专业版或企业版。
三、实验内容和步骤第一部分：Windows 2000 Professional下的GUI应用程序，使用Visual C++编译器创建一个GUI 应用程序，代码中包括了WinMain()方法，该方法GUI类型的应用程序的标准入口点。
在“开始”菜单中单击“程序”-“附件”-“记事本”命令，将程序键入记事本中，并把代码保存为1-1.cpp。
程序参见实验指导书也可以利用任何其他文本编辑器键入程序代码，如果这样，例如使用WORD来键入和编辑程序，则应该注意什么问题？保存的时候注意保存为.cpp 类型在“命令提示符”窗口运行CL.EXE，产生1-1.EXE文件：C:\> CL 1-1.cpp在程序1-1的GUI应用程序中，首先需要Windows.h头文件，以便获得传送给WinMain() 和MessageBox() API函数的数据类型定义。
接着的pragma指令指示编译器/连接器找到User32.LIB库文件并将其与产生的EXE文件连接起来。
这样就可以运行简单的命令行命令CL MsgBox.CPP来创建这一应用程序，如果没有pragma指令，则MessageBox() API函数就成为未定义的了。
这一指令是Visual Studio C++ 编译器特有的。
接下来是WinMain() 方法。
其中有四个由实际的低级入口点传递来的参数。
hInstance 参数用来装入与代码相连的图标或位图一类的资源，无论何时，都可用GetModuleHandle() API函数将这些资源提取出来。
操作系统实验报告实验一进程管理
实验一进程管理一、目的进程调度是处理机管理的核心内容。
本实验要求编写和调试一个简单的进程调度程序。
通过本实验加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解进程调度算法的具体实施办法。
二、实验内容及要求1、设计进程控制块PCB的结构（PCB结构通常包括以下信息：进程名（进程ID）、进程优先数、轮转时间片、进程所占用的CPU时间、进程的状态、当前队列指针等。
可根据实验的不同，PCB结构的内容可以作适当的增删）。
为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。
各进程的轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。
2、系统资源(r1…r w),共有w类，每类数目为r1…r w。
随机产生n进程P i(id,s(j,k)，t),0<=i<=n,0<=j<=m,0<=k<=dt为总运行时间，在运行过程中，会随机申请新的资源。
3、每个进程可有三个状态（即就绪状态W、运行状态R、等待或阻塞状态B），并假设初始状态为就绪状态。
建立进程就绪队列。
4、编制进程调度算法：时间片轮转调度算法本程序用该算法对n个进程进行调度，进程每执行一次，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。
在调度算法中，采用固定时间片（即：每执行一次进程，该进程的执行时间片数为已执行了1个单位），这时，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1，并排列到就绪队列的尾上。
三、实验环境操作系统环境：Windows系统。
编程语言：C#。
四、实验思路和设计1、程序流程图2、主要程序代码//PCB结构体struct pcb{public int id; //进程IDpublic int ra; //所需资源A的数量public int rb; //所需资源B的数量public int rc; //所需资源C的数量public int ntime; //所需的时间片个数public int rtime; //已经运行的时间片个数public char state; //进程状态，W（等待）、R（运行）、B（阻塞）//public int next;}ArrayList hready = new ArrayList();ArrayList hblock = new ArrayList();Random random = new Random();//ArrayList p = new ArrayList();int m, n, r, a,a1, b,b1, c,c1, h = 0, i = 1, time1Inteval;//m为要模拟的进程个数，n为初始化进程个数//r为可随机产生的进程数（r=m-n）//a，b，c分别为A，B，C三类资源的总量//i为进城计数，i=1…n//h为运行的时间片次数，time1Inteval为时间片大小（毫秒）//对进程进行初始化，建立就绪数组、阻塞数组。
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操作系统实验实验1 进程描述与控制操作系统是计算机系统中重要的组成部分，负责管理计算机的硬件资源，并为用户提供一个友好的界面。
进程是操作系统中的核心概念之一，它代表了正在运行的程序实例。
本次实验旨在通过实践，帮助学生们理解进程的描述和控制。
一、实验目的
实验的主要目的是加深学生对操作系统中进程概念的理解，培养学生对进程描述和控制的能力。
通过本次实验，学生将学习以下内容：
1. 了解进程的概念和特性；
2. 学习进程的描述方法；
3. 掌握进程的控制方法。
二、实验内容
1. 进程描述
进程描述是指对进程进行详细的定义和描述。
学生们需要了解进程的状态，包括运行状态、就绪状态和阻塞状态，并能够描述进程的优先级、标示符等基本属性。
2. 进程控制
进程控制包括对进程的创建、调度、挂起和销毁等操作。
学生们需要通过编程实践，掌握这些基本的进程控制操作。
在实验中，可以通
过编写相关的程序，并模拟进程的创建和调度等操作，进一步理解进
程控制的过程和原理。
三、实验步骤
1. 进程描述
在实验开始前，学生们应先学习进程的基本概念和特性，了解进程
的状态和属性。
然后，根据自己的理解，对进程进行描述。
可以借助
图表或文字等形式，将进程的状态和属性进行清晰的描述。
2. 进程控制
学生们可以选择使用合适的编程语言，编写程序来模拟进程的创建、调度和销毁等操作。
在编写程序的过程中，可以利用操作系统提供的
相关函数和接口，完成进程的控制操作。
学生们可以尝试编写多个进程，并通过调度算法控制进程的执行顺序。
3. 实验结果分析
在实验结束后，学生们应对实验结果进行分析。
可以观察和比较不
同进程调度算法的执行效果，尝试找出优化的方案。
同时，也要考虑
进程的优先级对整体执行效率的影响。
四、实验总结
本次实验通过操作系统实际的编程实践，帮助学生们深入理解了进
程的描述和控制。
同时，也为学生们提供了一个锻炼编程能力和分析
问题能力的机会。
通过本次实验，我们希望能够培养学生们的问题解决能力和团队合作精神。
五、实验心得
通过本次实验，我深刻认识到了进程的重要性和操作系统的核心作用。
通过编写程序，我更加清晰地理解了进程的描述和控制方法。
同时，通过实验结果的分析，我也认识到了进程调度算法的重要性，不同的调度算法对系统性能的影响是不同的。
六、实验改进方向
尽管本次实验取得了一些进展，但仍有一些改进的空间。
在后续的实验过程中，我们可以进一步深入研究进程调度算法，并尝试设计和实现更加高效的调度算法。
同时，也需要加强对进程的描述方法的理解，提高自己的编程和分析能力。
本次实验为我打下了坚实的基础，我相信在今后的学习中，我将能够更加深入地理解和应用操作系统的相关知识。