操作系统进程控制
操作系统实验报告进程管理
操作系统实验报告进程管理操作系统实验报告：进程管理引言操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供用户与计算机之间的接口。
进程管理是操作系统的重要功能之一，它负责对计算机中运行的各个进程进行管理和调度，以保证系统的高效运行。
本实验报告将介绍进程管理的基本概念、原理和实验结果。
一、进程管理的基本概念1. 进程与线程进程是计算机中正在运行的程序的实例，它拥有独立的内存空间和执行环境。
线程是进程中的一个执行单元，多个线程可以共享同一个进程的资源。
进程和线程是操作系统中最基本的执行单位。
2. 进程状态进程在运行过程中会经历不同的状态，常见的进程状态包括就绪、运行和阻塞。
就绪状态表示进程已经准备好执行，但还没有得到处理器的分配；运行状态表示进程正在执行；阻塞状态表示进程由于某些原因无法继续执行，需要等待某些事件的发生。
3. 进程调度进程调度是操作系统中的一个重要任务，它决定了哪个进程应该获得处理器的使用权。
常见的调度算法包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）和时间片轮转等。
二、进程管理的原理1. 进程控制块（PCB）PCB是操作系统中用于管理进程的数据结构，它包含了进程的各种属性和状态信息，如进程标识符、程序计数器、寄存器值等。
通过PCB，操作系统可以对进程进行管理和控制。
2. 进程创建与撤销进程的创建是指操作系统根据用户的请求创建一个新的进程。
进程的撤销是指操作系统根据某种条件或用户的请求终止一个正在运行的进程。
进程的创建和撤销是操作系统中的基本操作之一。
3. 进程同步与通信多个进程之间可能需要进行同步和通信，以实现数据共享和协作。
常见的进程同步与通信机制包括互斥锁、信号量和管道等。
三、实验结果与分析在本次实验中，我们使用了一个简单的进程管理模拟程序，模拟了进程的创建、撤销和调度过程。
通过该程序，我们可以观察到不同调度算法对系统性能的影响。
实验结果显示，先来先服务（FCFS）调度算法在一些情况下可能导致长作业等待时间过长，影响系统的响应速度。
操作系统实验3-进程控制
WORD wMajorReq=(WORD)(dwVerReq>16);
WORD wMinorReq=(WORD)(dwVerReq&0xffff);
::cout<<"Process ID:"<<dwIdThis<<",requires OS:"<<wMajorReq<<wMinorReq<<::endl;
{
//改变优先级
::SetPriorityClass(
::GetCurrentProcess(), //利用这一进程
HIGH_PRIORITY_CLASS); //改变为high
//报告给用户
::cout<<"Task Manager should indicate this "
"process is high priority."<<::endl;
//设置版本信息的数据结构，以便保存操作系统的版本信息
OSVERSIONINFOEX osvix;
::ZeroMemory(&osvix,sizeof(osvix));
osvix.dwOSVersionInfoSize=sizeof(osvix);
//提取版本信息和报告
::GetVersionEx(reinterpret_cast<LPOSVERSIONINFO>(&osvix));
Parent();
}
return 0;
}
分析：程序4-3.cpp说明了一个进程从“生”到“死”的整个一生，第一次执行时，它创建一个子进程，其行为如同“父亲”。在创建子进程之前，先创建一个互斥的内核对象，其行为对于子进程来说，如同一个“自杀弹”。当创建子进程时，就打开了互斥体并在其他线程中进行别的处理工作，同时等待着父进程使用ReleaseMutex（）API发出“死亡”信号。然后用Sleep（）API调用来模拟父进程处理其他工作，等完成时，指令子进程终止。
操作系统第二章进程的描述与控制题目
操作系统第⼆章进程的描述与控制题⽬1-1. 下⾯对进程的描述中，错误的是。
A.进程是动态的概念B. 进程执⾏需要处理机C.进程是有⽣命周期的D. 进程是指令的集合【答案】D动态的，有⽣命周期的。
【解析】【解析】程序是指令的集合。
⽽进程是程序的⼀次执⾏，是动态的，有⽣命周期的。
1-2. 分配到必要的资源并获得处理机时的进程状态是 ()A. 就绪状态B. 执⾏状态C. 阻塞状态D. 撤消状态【答案】B【解析】分配到必要地资源获得处理机时的进程状态是执⾏状态。
1-3.程序的顺序执⾏通常在①的⼯作环境中，具有以下特征②。
程序的并发执⾏在③的⼯作环境中，具有如下特征④。
A. 单道程序B.多道程序C. 程序的可再现性D. 资源共享【答案】①A ②C ③B ④D。
【解析】程序的顺序执⾏通常在单道程序的⼯作环境中，具有程序结果的可再现性特征；程序的并发执⾏在多道程序的⼯作环境中，具有共享资源的特征。
1-4. 下列进程状态变化中，变化是不可能发⽣的A. 运⾏——就绪B.运⾏—— 等待C. 等待——运⾏D. 等待——就绪【答案】C【解析】当调度程序为某就绪状态的进程分配了处理机时，该进程便由就绪状态变为执⾏状态；正在执⾏的进程因等待发⽣某事件⽽⽆法执⾏时，该进程由执⾏状态变为等待状态；当处于等待状态的进程所等待的事件发⽣时，该进程由等待状态变为就绪状态；正在执⾏的进程如因时间⽚⽤完⽽暂停执⾏，该进程由执⾏状态变为就绪状态。
等待——运⾏不可能发⽣，就绪—— 等待不可能发⽣。
运⾏不可能发⽣，就绪唯⼀的双向箭头是运⾏运⾏——就绪，就绪——运⾏唯⼀的双向箭头是1-5. 当时，进程从执⾏状态转变为就绪状态。
A. 进程被调度程序选中B. 时间⽚到C. 等待某⼀事件D.等待的事件发⽣【答案】B。
【解析】正在执⾏的进程，如因时间⽚⽤完⽽暂停执⾏，则该进程由执⾏状态转变为就绪状态。
就绪——运⾏ C. 等待某⼀事件运⾏—— 阻塞 D.等待的事件发⽣等待——就绪A. 进程被调度程序选中，进程被调度程序选中，就绪1-6. 如果系统中有n个进程，则就绪队列中进程的个数最多为。
操作系统-进程管理
操作系统-进程管理操作系统-进程管理1.简介进程管理是操作系统中的核心功能之一，负责管理计算机系统中的各个进程。
进程是指正在执行的程序实例，它包含了程序的代码、数据和执行状态等信息。
进程管理涉及创建、调度、同步、通信、终止等一系列操作，旨在协调和控制多个进程的执行。
2.进程的创建与终止2.1 进程创建进程的创建是指由操作系统创建新的进程。
主要步骤包括：①分配空间：为新进程分配内存空间。
②初始化：将新进程的状态设置为就绪态，并初始化进程控制块（PCB）。
③指定执行代码：将新进程指向要执行的代码。
④设置执行环境：为新进程设置执行所需的环境变量和资源参数。
2.2 进程终止进程终止是指进程执行完毕或被强制终止。
主要步骤包括：①保存状态：将进程的状态保存到进程控制块中。
②释放资源：释放进程所占用的系统资源。
③给予父进程处理机：将CPU控制权交还给父进程。
3.进程调度进程调度是指选择就绪态进程中的一个进程分配CPU资源。
调度算法的选择和实现会直接影响操作系统的性能和效率。
常见的调度算法有：3.1 先来先服务（FCFS）：按照进程到达的先后顺序进行调度。
3.2 短作业优先（SJF）：根据进程的执行时间进行调度，执行时间短的进程优先。
3.3 时间片轮转（RR）：每个进程被分配一个时间片，在时间片用完后，切换到下一个进程。
3.4 优先级调度：根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程先执行。
4.进程同步与通信4.1 进程同步为了保证多个进程之间的操作按照一定的顺序进行，需要进行进程同步。
常见的同步机制有：①互斥锁：只允许一个进程访问共享资源。
②信号量：用于进程之间的互斥与同步。
③条件变量：用于线程之间的等待与通知。
4.2 进程通信进程通信是指进程之间相互传递信息的过程。
常见的通信机制有：①管道：一种半双工的通信方式，可以在具有亲缘关系的进程之间进行通信。
②消息队列：进程可以通过读写消息队列来进行通信。
③共享内存：多个进程可以访问同一块共享内存区域，将其用作通信媒介。
进 程 控 制
（3）算法特点
多级反馈轮转算法主要有以下几个方面的特点： 1） 较快的响应速度和短作业优先。 2） 输入/输出进程优先。 3）运算型进程有较长的时间片。 4）采用了动态优先级，使那些较多占用珍贵资源CPU的进程优
先级不断降低；采用了可变时间片，以适应不同进程对时间 的要求，使运算型进程能获得较长的时间片。 总之，多级反馈轮转算法不仅体现了进程之间的公平性、进程 的优先程度，又兼顾了用户对响应时间的要求，还考虑到了 系统资源的均衡和高效率使用，提高了系统的吞吐能力。
（1）该进程已完成所要求的功能而正常终止； （2）由于某种错误导致该进程非正常终止； （3）祖先进程要求撤消某个子进程。
无论哪一种情况导致进程被撤消，进程必须释放它占 用的各种资源和PCB本身，以利于资源回收利用。
进程撤消由两部分构成，如下图所示。
子进程入口
释放资源
清除PCB除进 程ID外的内 容 通知父进程
（1）多级反馈队列
多级反馈轮转算法的核心是就绪进程的组 织采用了多级反馈队列。
多级反馈队列是将就绪进程按不同的时 间片长度（即进程的不同类型）和不同 的优先级排成多个队列，如图 (a)所示。 而且一个进程在其生存期内，将随着运 行情况而不断地改变其优先级和能分配 到的时间片长度，即调整该进程所处的 队列。
（1）机器指令级原语。这类原语的特点 是执行期间不允许中断，在操作系统中它
是个不可分割的基本单位。例如
“X=X+1”，其实是由以下汇编语句组成：
LOAD ADDI STORE
A，X A，1 A，X
（2）功能级原语。其特点是作为原语的 程序段不允许并发执行。
返回
进程控制原语就是操作系统中用于创建、撤 消进程以及完成进程各状态间转换的特殊程 序。
进程控制的基本原理和方法
进程控制的基本原理和方法进程控制是操作系统中的一个重要概念，它涉及到操作系统如何管理和控制正在运行的进程。
进程控制的基本原理和方法是操作系统中的核心内容之一。
我们来了解一下进程的基本概念。
在操作系统中，进程是指正在执行的程序的实例。
每个进程都有自己的地址空间、寄存器和堆栈等资源，它们可以独立地运行和管理自己的资源。
进程可以被创建、调度、暂停、恢复和终止等。
进程控制的基本原理之一是进程的创建和终止。
进程的创建是通过调用操作系统提供的系统调用来实现的。
当一个进程需要创建新的进程时，它会调用系统调用创建一个新的进程，并为其分配资源。
进程的终止是指进程执行完成或者被强制终止的过程。
当一个进程执行完成时，它会释放占用的资源，并通知操作系统将其从进程表中删除。
进程控制的另一个重要原理是进程的调度和切换。
调度是指操作系统根据一定的策略从就绪队列中选择一个进程分配给CPU执行的过程。
调度的目的是实现CPU的高效利用和公平分配。
调度算法有多种，如先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转等。
进程切换是指操作系统在进程调度时，将一个进程的执行状态保存起来，并将CPU的控制权转移到另一个进程的过程。
进程切换需要保存和恢复寄存器、堆栈等进程的上下文信息。
进程控制的方法之一是进程同步和互斥。
在多进程环境下，进程之间需要共享资源或者相互合作完成任务。
为了保证数据的一致性和正确性，操作系统提供了各种同步机制，如信号量、互斥锁、条件变量等。
进程同步的目的是协调各个进程之间的执行顺序，避免竞争条件的发生。
进程互斥则是为了保护共享资源，防止多个进程同时访问和修改资源，从而导致数据的不一致。
进程控制还涉及进程通信和进程间的协作。
进程通信是指不同进程之间交换数据或者信息的过程。
进程通信可以通过共享内存、管道、消息队列、套接字等方式实现。
进程间的协作是指多个进程之间相互合作，共同完成某个任务的过程。
操作系统提供了各种机制来实现进程间的协作，如进程间信号的发送和接收、事件的等待和通知等。
操作系统-进程管理
02
最短作业优先（SJF）：优先调度预计运行时 间最短的进程。
03
最短剩余时间优先（SRTF）：优先调度剩余 时间最短的进程。
04
优先级调度：根据进程的优先级进行调度。
死锁的产生与预防
死锁的产生
死锁是指两个或多个进程在无限期地等待对方释放资源的现象。产生死锁的原因包括资源分配不当、 请求和保持、环路等待等。
操作系统-进程管理
• 进程管理概述 • 进程的同步与通信 • 进程调度与死锁 • 进程的并发控制 • 进程管理的发ห้องสมุดไป่ตู้趋势与挑战
01
进程管理概述
进程的定义与特点
01
进程是程序的一次执行，具有动态性、并发性、独立性和制 约性。
02
进程拥有独立的内存空间，执行过程中不受其他进程干扰。
03
进程是系统资源分配和调度的基本单位，能够充分利用系统 资源进行高效计算。
进程同步的机制
进程同步的机制主要包括信号量机制、消息传递机制和共享内存机制等。这些 机制通过不同的方式协调进程的执行顺序，以实现进程间的有效协作。
信号量机制
信号量的概念
信号量是一个整数值，用于表示系统资源或临界资源的数量 。信号量可以用来控制对共享资源的访问，以避免多个进程 同时访问导致的数据不一致问题。
消息传递的机制
消息传递的机制包括发送和接收操作。发送操作将消息发送给目标进程，接收操 作从消息队列中获取消息并进行处理。通过这种方式，多个进程可以通过发送和 接收消息来协调执行顺序和交换数据。
共享内存机制
共享内存的概念
共享内存是一种实现进程间通信的有效方式，通过共享一段内存空间来实现不同进程之间的数据交换和共享。
预防死锁的方法
计算机操作系统原理 第二章 进程描述与控制
13
两个并发程序方案
设有一台标准输入设备（键盘），和一台标准 输出设备（显示器或打印机），输入程序负责 从标准设备中读取一个字符，送缓冲区中。输 出程序从缓冲区中取数据，送标准设备输出。
14
两个并发程序方案
f
标准输入 （键盘）
输入程序 缓冲区 输出程序
g
标准输出 （打印机）
15
两个并发程序方案
6
前趋图
前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记 为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行 的前后关系。 结点：一个程序段或进程，乃至一条语句
有向边：偏序或前趋关系
把没有前趋的结点称为初始结点(Initial Node) 没有后继的结点称为终止结点(Final Node) 每个结点还具有一个重量(Weight)，用于表示该结点 所含有的程序量或结点的执行时间。
38
进程状态模型
进程状态转换
原状态 创建 OS根据作业控制请求； 分时系统用户登录； 进程产生子进程而创 建进程 转换后状态 运行 × 就绪 × 阻塞 × 终止 ×
创建
×
×
OS准备运 行新的进 程
×
×
（转下表）
39
进程状态模型
原状态 创建 运行 × 运行 × 转换后状态 就绪 超时；OS服务 请求；OS响应 具有更高优先 级的进程；进 程释放控制 阻塞 OS服务 请求； 资源请 求；事 件请求 终止 进程完 成，进 程夭折
2.5 进程同步 2.6 经典进程的同步问题 2.7 管程机制 2.8 进程通信
3
2.1 进程描述
2.1.1 程序的顺序执行 2.1.2 程序的并发执行 2.1.3 进程的定义
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操作系统课程设计实验报告
实验名称：进程控制
姓名/学号：xx 20091758
一、实验目的
设计并实现Unix的“time”命令。
“mytime”命令通过命令行参数接受要运行的程序，创建一个独立的进程来运行该程序，并记录程序运行的时间。
二、实验内容
一、在Windows下实现:
∙使用CreateProcess()来创建进程
∙使用WaitForSingleObject()在“mytime”命令和新创建的进程之间同步
∙调用GetSystemTime()来获取时间
在Linux下实现:
∙使用fork()/execv()来创建进程运行程序
∙使用wait()等待新创建的进程结束
∙调用gettimeofday()来获取时间
mytime的用法：
$ mytime.exe program1
三、实验环境
操作系统：Windows7旗舰版
处理器：Intel Core2 Duo p7450 2.13GHz
内存：2.00GB 32位操作系统
LINUX版本信息：Linux ubuntu 2.6.32-21-generic #32-Ubuntu
SMP Fri Apr 16 08:10:02 UTC 2010 i686 GNU/Linux
四、程序设计与实现
一.windows下的实验
1、创建进程之前先用系统函数getsystemtime获取当前时间。
SYSTEMTIME systime;
GetSystemTime(&systime);
2、调用createprocess函数创建进程：
BOOL bRet = CreateProcess(
NULL, //不在此指定可执行文件的文件名
argv[1], //命令行参数
NULL, //默认进程安全性
NULL, //默认线程安全性
FALSE, //当前进程内的句柄不可以被子进程继承
CREATE_NEW_CONSOLE, //为新进程创建一个新的控制台窗口
NULL, //使用本进程的环境变量
NULL, //使用本进程的驱动器和目录
&si, //父进程传给子进程的一些信息
&pi); //保存新进程信息的结构
由于要使用命令行来创建进程，，所以我的createprocess函数第一个参数设置为NULL，通过第二个参数在命令行里实现创建进程。
3、使用等待函数来等待所创建进程的死亡。
WaitForSingleObject(pi.hProcess,INFINITE);
4、再次取得系统当前时间，与上次取得时间作差，得到进程运行时间。
具体做法是：将两次时间对应位作差，然后换算成相应秒数。
t=(systime.wHour-h)*3600+(systime.wMinute-m)*60+systime.wSecond-s+(systime.w Milliseconds-ms)/1000;
二．Linux下的实验
1、创建进程之前先得到系统时间
struct timeval start;
struct timeval end;
gettimeofday(&start,NULL);
2、用fork函数创建进程，这时函数会返回两个值，需要通过返回值来判断是子进程还
是父进程。
pc = fork();
if ( pc < 0 ) /* 如果出错*/
{
exit(1);
}
else if ( pc == 0) /* 如果是子进程*/
{……}
else /* 如果是父进程*/
{……}
3、如果是子进程运行，则在子进程中调用execv函数在命令行中来运行一个程序。
execv(argv[1],&argv[1]);
4、如果是父进程在运行，则先等待子进程结束，然后获取时间。
pr = wait(NULL);/* 等待子进程结束*/
gettimeofday(&end,NULL);
5、计算程序运行时间。
time =__sec;
printf("programm running %ld 秒\n",time);
五、实验结果和分析
一、windows下实验结果
程序运行时
程序运行结束：
实验结果分析：程序正确运行，显示出程序开始和结束时间，并计算出程序运行时间。
Linux系统下实验：
一、调用扫雷程序
二、关闭扫雷程序，计算运行时间：
实验结果分析：程序正确运行，调用一个游戏程序，并计算程序运行时间。
五、讨论、心得
在windows、linux系统下分别调用相应的API函数进行进程创建、进程同步并获取时间，正确地利用可执行程序实现通过命令行来创建进程，加深了对一些API函数的理解和对操作系统编程的认识。