操作系统进程管理
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-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。
操作系统的进程管理机制
操作系统的进程管理机制
操作系统的进程管理机制是指操作系统对进程的创建、调度、同步、通信和终
止等各种操作的管理方式。
进程是程序的执行实例，每个进程都有自己的地址空间、数据和代码段，以及执行时的状态信息。
首先，操作系统的进程管理机制包括进程的创建。
当用户启动程序时，操作系
统会创建一个新的进程来执行这个程序。
进程的创建包括为进程分配资源、初始化进程控制块等步骤。
其次，操作系统的进程管理机制涉及进程的调度。
进程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来执行。
常见的调度算法包括先来先服务、短作业优先、优先级调度、时间片轮转等。
此外，操作系统的进程管理机制还包括进程的同步与互斥。
在多进程环境下，
进程之间需要进行同步和互斥操作，以确保数据的一致性和正确性。
常用的同步机制有信号量、互斥锁、条件变量等。
进程的通信也是操作系统的进程管理机制的重要部分。
进程之间需要进行信息
交换和共享数据，常用的通信方式包括管道、消息队列、共享内存和信号量等。
通过这些通信方式，进程可以实现协作工作和数据传输。
最后，操作系统的进程管理机制也包括进程的终止。
当进程完成任务或发生错
误时，操作系统会终止该进程，并释放其占用的资源。
进程终止时，操作系统会清理进程控制块、关闭文件描述符和释放内存等。
总的来说，操作系统的进程管理机制是确保多个进程能够有序地执行、协作工
作和共享资源的重要手段。
通过合理的进程管理机制，操作系统可以提高系统的性能和可靠性，提升用户体验。
操作系统的进程管理
操作系统的进程管理操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理计算机的资源并提供各种服务。
进程是操作系统中的基本单位，是程序的执行实例。
进程管理是操作系统的重要功能之一，它包括进程的创建、撤销、调度以及进程间的通信和同步等操作。
一、进程的创建进程的创建是指操作系统为一个程序创建一个执行实例的过程。
当用户执行一个程序时，操作系统会为该程序创建一个独立的进程。
进程创建的步骤如下：1. 分配内存空间：操作系统为进程分配一块内存空间，用于存储代码、数据和堆栈等信息。
2. 初始化进程控制块：操作系统创建进程控制块（PCB），用于存储进程的各种状态、资源和控制信息。
3. 设置程序计数器（PC）：将程序计数器设置为程序的入口地址，以便开始执行程序。
4. 设置堆栈指针（SP）：将堆栈指针设置为堆栈的起始地址，以便进行函数调用和返回。
二、进程的撤销进程的撤销是指操作系统终止一个正在执行的进程的过程。
进程撤销的原因包括进程执行完毕、出现错误、被用户强制终止等。
进程撤销的步骤如下：1. 保存进程状态：将进程的状态、寄存器和堆栈等信息保存到进程控制块中。
2. 释放资源：释放进程占用的内存空间、文件和设备等资源，以便其他进程使用。
3. 销毁进程控制块：操作系统销毁进程控制块，回收其内存空间。
三、进程的调度进程的调度是指操作系统根据一定的调度算法，按照优先级或其他规则决定将哪个进程分配给处理器执行的过程。
进程调度的目标是提高系统的资源利用率和响应速度。
常见的调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转等。
四、进程间的通信和同步进程间的通信是指不同进程之间传递信息和共享资源的过程。
进程间通信可以通过共享内存、消息传递、管道、信号量等方式实现。
通信的目的是实现进程间的协作和数据共享。
进程间的同步是指多个进程按照一定的顺序执行，以避免资源竞争和数据不一致的问题。
常见的同步机制包括互斥锁、信号量、条件变量等。
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
第三章 操作系统进程管理(张尧学)
第24页
3.1.2 进程概念
操作系统的特性之一是并发与共享，即在系统中 （内存）同时存在几个相互独立的程序，这些程序在 系统中既交叉地运行，又要共享系统中的资源，这就 会引起一系列的问题，包括：对资源的竞争、运行程 序之间的通信、程序之间的合作与协同等等。
第23页
3.程序并发执行的相互制约 在多道程序设计的环境下，程序是并发执行的。即
系统中有多道程序在“同时”执行，这些程序之间要 共享系统的资源，程序之间有共享资源（通信）的关 系。共享与竞争产生一系列的矛盾，这些矛盾实际上 是一种相互制约，有直接的，也有间接。
（1）资源共享 （间接制约关系） （2）进程合作 （直接制约关系）
要解决这些问题，用程序的概念已经不能描述程序 在内存中运行的状态，必须引人新的概念－－进程。
第25页
一. 进程的定义
1. 定义 • 行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上执行时所发
生的活动称为进程（Dijkstra)。 • 进程是这样的计算部分，它是可以和其它计算并行的一
个计算。(Donovan) • 进程（有时称为任务）是一个程序与其数据一道通过处
操作系统的重要任务之一是使用户充分、有效地利用系统资源。 如何描述计算机程序的执行过程和作为资源分配的基本单位才
能充分反映操作系统的执行并发、资源共享及用户随机的特点 呢？这个概念就是进程。
第3页
进程管理就是针对CPU的管理（即处理机管理）；处理机管理 是操作系统的基本管理功能之一，它所关心的是处理机的分配 问题。也就是说把CPU（中央处理机）的使用权分给某个程序， 通常把这个正准备进入内存的程序称为作业，当这个作业进入 内存后我们把它称为进程。处理机管理分为作业管理和进程管 理两个阶段去实现处理机的分配，常常又把直接实行处理机时 间分配的进程调度工作作为处理机管理的主要内容。
操作系统进程管理
Process Management
处理机管理是操作系统的基本管理功能之一，它所关心的是处理机的 分配问题。也就是说把CPU（中央处理机）的使用权分给某个程序。
通常把正准备进入内存的程序称为作业，当这个作业进入内 存后我们把它称为进程。处理机管理分为作业管理和进程管 理两个阶段去实现处理机的分配，常常又把直接实行处理机 时间分配的进程调度工作作为处理机管理的主要内容。
3、系统进程在管态下活动，而用户进程则在用户态 （目态）下活动。
另一种分类：计算进程，I/O进程等 注意：在UNIX系统中没有这样对进程进行分类。
动。 （4）在进程调度中，系统进程的优先级高于用
户进程。
2.5 进程的类型与区别
系统进程与用户进程的区别：
1、系统进程被分配一个初始的资源集合，这些资源 可以为它独占，也能以最高优先权的资格使用。用 户进程通过系统服务请求的手段竞争使用系统资源；
2、用户进程不能直接做I/O操作，而系统进程可以 做显示的、直接的I/O操作。
2.3进程的特征
5）结构特征：为能正确的执行并发，为每一个进程配置
了一个数据结构，称为进程控制块（PCB）。则一个进 程实体就由数据段、程序段、PCB三部分构成。
• 进程实体 = 数据段+程序段+PCB
PCB
私有 数据块
程 序 段
进程的结构
• 程序和进程不一定具有一一对应的关系。
2.4 与程序的区别
2、进程是一个独立的运行单位，能与其它进程并行（并 发）活动。而程序则不是。
3、进程是竞争计算机系统有限资源的基本单位，也是进 行处理机调度的基本单位。
4、一个程序可以作为多个进程的运行程序，一个进程也 可以运行多个程序。
操作系统进程管理与调度
操作系统进程管理与调度随着计算机技术的不断发展，操作系统作为计算机系统的核心组成部分，起着重要的作用。
其中，进程管理与调度是操作系统的重要功能之一。
本文将探讨操作系统中的进程管理与调度相关的概念、原理、算法等内容。
一、进程管理概述进程是指计算机中正在运行的程序实例，是操作系统资源分配的基本单位。
进程管理包括进程的创建、撤销、状态转换、同步与通信等，是操作系统中的重要任务。
1. 进程的创建与撤销进程的创建是指在系统中产生一个新的进程，包括向系统申请资源、分配资源等步骤。
进程的撤销是指终止一个正在运行的进程，释放其所占用的系统资源。
2. 进程的状态转换进程在运行过程中会经历不同的状态，包括就绪态、运行态和阻塞态。
进程状态的转换是指进程在不同状态之间的切换过程，由操作系统根据不同的事件来进行调度和管理。
3. 进程的同步与通信多个进程之间需要进行数据的交换和相互合作，进程的同步与通信机制在这一过程中起到关键作用。
常见的进程同步与通信机制包括信号量、管程、消息传递等。
二、进程调度算法进程调度是操作系统中的一个重要功能，主要负责决定哪些进程可以占用处理器执行，以及在何时执行。
根据不同的调度策略和算法，可以实现不同的调度效果。
1. 先来先服务（FCFS）先来先服务是最简单的调度算法，按照进程到达的顺序进行调度。
当一个进程执行完毕或发生阻塞时，下一个进程按照就绪队列的顺序进行调度。
但是，FCFS算法容易产生“饥饿”现象，导致长作业等待时间过长。
2. 短作业优先（SJF）短作业优先调度算法是根据进程的执行时间进行调度，执行时间短的进程优先执行。
短作业优先算法可以减少平均等待时间，但是对于长作业可能会产生不公平现象。
3. 时间片轮转（RR）时间片轮转调度算法是按照时间片的大小进行调度，每个进程按照顺序执行一个时间片后，切换到下一个进程。
时间片轮转算法可以保证每个进程都能得到一定的执行机会，但是对于长时间运行的进程可能效果较差。
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作业题：
1.有一个充分大的池子，两个人分别向池中扔球，甲扔红球，乙扔蓝球，一次扔一个，开始时池中有红、蓝球各一个，要求池中球满足条件：
红球数
1≤———≤ 2
蓝球数
用P、V操作描述两个进程。
Semaphore red =1;
Semaphore blue =0;
Void p1 ( )
{
While(true)
{
Semwait (red );
扔入一个红球；
Semsignal(blue);
}
}
Void p2( )
{
While(true)
{
Semwait(blue);
扔入一个蓝球；
Semsignal(red);
Semsignal(red);
}
}
Void main()
{parbegin(p1(),p2());}
2.有三个进程，进程get从输入设备上不断读数据，并存入buffer1;进程copy不断将buffer1的内容复制到缓冲区buffer2，进程put则不断将buffer2的内容在打印机上输出。
三个进程并发执行，协调工作。
写出该三个进程并发执行的同步模型。
Semaphore empty1=empty2=1;
Semaphore full1 =full2= 0;
Void get( )
{
While(true)
{
Semwait(empty1);
将数据存入buffer1；
Semsignal(full1);
}
}
Void copy( )
{
While(true)
{
Semwait(full1);
从buffer1里面读数据；
Semsignal(empty1);
Semwait(empty2);
把数据存入buffer2；
Semsignal(full2);
}
}
Void put( )
{
While(true)
{
Semwait(full2);
从buffer2读数据；Semsignal(empty2);
}
}
Void main( )
{
Parbegin(get(),copy(),put()); }。