操作系统—进程管理
实验3：进程管理
【实验目的】
掌握进程的概念，深入理解进程的含义。认识并理解并发环境中进程执行的实质问题，了解构成并发机制的进程创建过程；
了解在进程创建后通过对进程控制的系统调用，可实现对进程的有效控制。掌握在进程执行中对进程进行睡眠、同步、撤消等控制方法；
分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥的方法。
【实验内容】
1、创建新的进程；查看运行进程；换出某个进程；杀死运行进程。
2、采用写者优先重写P94的读者-写者问题，并通过一个读写序列，将算法与读者优先算法进行比较。
3、P98的53题的上机作业。
【实验原理】
回答以下问题：
1．简述调用fork创建新进程的过程
Unix系统中，fork属于系统调用，会创建一个与调用相同的副本，在调用了fork之后，这两个进程（父进程和子进程）拥有相同的存储映像，同样的环境字符串和同样的打开文件。通常，子进程接着执行execve或一个类似的系统调用，以修改其存储映像并运行一个新的程序。
2．简述信号量的作用及使用方法
作用：多进程资源共享时，使用信号量，避免死锁。
使用方法：信号量大于或等于0表示可供并发进程使用的资源实体数；小于0代表正在等待使用临界区的进程数;用于互斥的信号量初始值应该大于0;只能通过P ,V 原语操作而改变。
【实验环境】
硬件环境
单核CPU
软件环境
Ubuntu
【实验过程】
1、创建新的进程：使用fork（）函数
查看运行进程&换出某个进程：使用execp换出进程，并且用ls来替换以达到查看进程的效果
杀死运行进程：在父进程后使用kill函数
代码：
1.代码如下
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int pid1,pid2;
printf("the father process:ppid=%d\n",getppid());
pid1=fork();
if(pid1 < 0 )
{
printf("fail to create child1 ! ; \n");
return 1;
}
else if (pid1 == 0 )
{
printf("child1 process:pid1=%d\n",getpid());
return ;
}
int r=kill( pid1, SIGKILL);
if( r )
{
printf("kill fail\n");
}
else
{
printf("child1(pid=%d) is killed!\n", pid1);
}
pid2=fork();
if( pid2<0 )
{
printf("fail to create child2 \n");
return 1;
}
else if(pid2==0)
{
printf("child2 process:pid2=%d\n",getpid());
return 0 ;
}
if(execlp("/bin/ls","ls","-al",(char*)NULL) == -1)
{
printf("execlp error\n");
return 1;
}
else
printf("execlp succeed\n");
return ;
}
【实验结果】
运行结果如下：
分析：如图,调用了fork()函数后，程序先创建了子进程，然后调用kill函数杀死进程1，再创建进程2，然后调用execp函数切换当前进程为ls命令，列出当前文件。
2.采用写者优先重写P94的读者-写者问题，并通过一个读写序列，将算法
与读者优先算法进行比较。
代码如下：
#include "stdio.h"
#include
#include
#define N_WRITER 2 //写者数目
#define N_READER 10 //读者数目
#define W_SLEEP 10 //控制写频率
#define R_SLEEP 8//控制读频率
pthread_t wid[N_WRITER],rid[N_READER];
const int MAX_RAND = 1000;//产生的最大随机数
int data = 0;
int readerCnt = 0, writerCnt = 0;
pthread_mutex_t accessReaderCnt = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t accessWriterCnt = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t writeLock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t readerLock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t outerLock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void write()
{
int rd = rand()%MAX_RAND;
printf("write %d\n",rd);
data = rd;
}
void read()
{
printf("read %d\n",data);
}
void * writer(void * in)
{
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&accessWriterCnt);
{//临界区,希望修改writerCnt,独占writerCnt
writerCnt++;
if(writerCnt == 1){
//阻止后续的读者加入待读队列
pthread_mutex_lock(&readerLock);
}
}
pthread_mutex_unlock(&accessWriterCnt);
pthread_mutex_lock(&writeLock);
{//临界区，限制只有一个写者修改数据
write();
}
pthread_mutex_unlock(&writeLock);
pthread_mutex_lock(&accessWriterCnt);
{//临界区,希望修改writerCnt,独占writerCnt
writerCnt--;
if(writerCnt == 0){
//阻止后续的读者加入待读队列
pthread_mutex_unlock(&readerLock);
}
}
pthread_mutex_unlock(&accessWriterCnt);
sleep(W_SLEEP);
}
pthread_exit((void *) 0);
}
void * reader (void * in)
{
while(1)
{
//假如写者锁定了readerLock,那么成千上万的读者被锁在这里
pthread_mutex_lock(&outerLock);
{//临界区
pthread_mutex_lock(&readerLock);//只被一个读者占有
{//临界区
pthread_mutex_lock(&accessReaderCnt);//代码段1
{//临界区
readerCnt++;
if(readerCnt == 1){
pthread_mutex_lock(&writeLock);
}
}
pthread_mutex_unlock(&accessReaderCnt);
}
pthread_mutex_unlock(&readerLock);//释放时,写者将优先获得readerLock
}
pthread_mutex_unlock(&outerLock);
read();
pthread_mutex_lock(&accessReaderCnt);//代码段2
{//临界区
readerCnt--;
if(readerCnt == 0){
pthread_mutex_unlock(&writeLock);//在最后一个并发读者读完这里开始禁止写者执行写操作
}
}
pthread_mutex_unlock(&accessReaderCnt);
sleep(R_SLEEP);
}
pthread_exit((void *) 0);
}
int main()
{
int i = 0;
for(i = 0; i < N_READER; i++)
{
pthread_create(&rid[i],NULL,reader,NULL);
}
for(i = 0; i < N_WRITER; i++)
{
pthread_create(&wid[i],NULL,writer,NULL);
}
while(1){
sleep(10);
}
return 0;
}
【实验结果】
结果截图如下：
实验结果分析：写者优先于读者
3. 编写一个使用线程并共享一个公共缓冲区的生产者-消费者问题。但是，不要使用信号量或任何其他用来保护共享数据结构的同步原语。直接让每个线程在需要访问时就访问。使用sleep和wakeup来处理满和空的条件。观察需要多长时间会出现比较严重的竞争条件。例如，可以让生产者一会儿打印一个数字，每分钟打印不要超过一个数字，因为I/O会影响竞争条件。(课本98页作业题53)
代码：
#include
#include
#define MAX 1000000000
#define N 5 //缓冲区中的槽数目
pthread_mutex_t the_mutex;
pthread_cond_t condc, condp;
int count = 0;
void *producer(void *ptr)
{
i nt i;
f or(i=1; i<= MAX; i++)
{
if(count==N)
pthread_cond_wait(&condp,&the_mutex);
count=count+1;
sleep(1);
if(i%60==0)
printf("running...%d\n",count);
if(count==1)
pthread_cond_signal(&condc);
}
r eturn ((void *)0);
}
void *consumer(void *ptr)
{
i nt i;
f or(i=1; i <= MAX; i++)
{
if(count==0)
pthread_cond_wait(&condc,&the_mutex);
count=count-1;
sleep(2);
if(count==N-1)
pthread_cond_signal(&condp);
}
r eturn ((void *)0);
}
int main()
{
p thread_t pro,con;
p thread_mutex_init(&the_mutex,0);
p thread_cond_init(&condc,0);
p thread_cond_init(&condp,0);
p thread_create(&con,NULL,consumer,NULL);
p thread_create(&pro,NULL,producer,NULL);
p thread_exit((void *)pthread_self());
r eturn 0;
}
【实验结果】
【实验总结】
实验过程中遇到的问题及解决方法，心得，建议，意见
问题：伪代码大概知道怎么写，但是要写可运行程序的时候觉得一头雾水，不懂解决方法：摆渡之，google之，最后对照着代码分析理解感悟，最后感觉有点懂了
心得建议体会：
这次实验让我加深了对进程和线程的理解，进程具有相对的独立性，系统调用可以方便用户和系统对进程进行控制，以确保资源的有效率分配。线程作为轻量级的进程，极大地帮助了进程的工作。对于系统的资源分配，生产者-消费者问题提供了通过控制信号量和互斥量的方法来控制资源的有效访问。
建议：实验有一定的难度，希望能讲解多一点。
计算机操作系统进程调度实验研究报告
计算机操作系统进程调度实验研究报告
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
操作系统实验题：设计一若干并发进程的进程调度程序 一、实验目的 无论是批处理系统、分时系统还是实时系统，用户进程数一般都大于处理机数，这将导致用户进程互相争夺处理机。这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处理及分配给处于就绪队列中的某一进程，以使之执行。进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求采用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）和先来先服务算法编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验可以加深理解有关进程控制块、进程队列的概念。并体会了优先数和先来先服务调度算法的具体实施办法。 二、实验要求 用高级语言编写和调试一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解． 三、实验内容 进程调度算法：采用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）和先来先服务算法（将用户作业和就绪进程按提交顺序或变为就绪状态的先后排成队列，并按照先来先服务的方式进行调度处理）。 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、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。 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。 每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。 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1（即降低一级），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。 四、实验算法流程
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: #include
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
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ID public 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。 public void input()//对进程进行初始化，建立就绪队列、阻塞队列 { m = int.Parse(textBox4.Text); n = int.Parse(textBox5.Text); a = int.Parse(textBox6.Text); b = int.Parse(textBox7.Text); c = int.Parse(textBox8.Text); a1 = a; b1 = b; c1 = c; r = m - n; time1Inteval = int.Parse(textBox9.Text); timer1.Interval = time1Inteval; for (i = 1; i <= n; i++) { pcb jincheng = new pcb(); jincheng.id = i; jincheng.ra = (random.Next(a) + 1); jincheng.rb = (random.Next(b) + 1); jincheng.rc = (random.Next(c) + 1); jincheng.ntime = (random.Next(1, 5)); jincheng.rtime = 0;
第二章 操作系统进程(练习题标准答案)
第二章操作系统进程(练习题答案)
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2
第二章进程管理 1.操作系统主要是对计算机系统全部 (1) 进行管理，以方便用户、提高计算机使 用效率的一种系统软件。它的主要功能有：处理机管理、存储管理、文件管理、 (2) 管 理和设备管理等。Windows和Unix是最常用的两类操作系统。前者是一个具有图形界面的 窗口式的 (3) 系统软件，后者是一个基本上采用 (4) 语言编制而成的 的系统软件。在 (5) 操作系统控制下，计算机能及时处理由过程控制反馈的信息 并作出响应。 供选答案： (1): A. 应用软件 B. 系统软硬件 C. 资源 D. 设备 (2): A. 数据 B. 作业 C. 中断 D. I/O (3): A. 分时 B. 多任务 C. 多用户 D. 实时 (4): A. PASCAL B. 宏 C. 汇编 D. C (5): A. 网络 B. 分时 C. 批处理 D. 实时 答案：CBBDD 2.操作系统是对计算机资源进行的 (1) 系统软件，是 (2) 的接口。 在处理机管理中，进程是一个重要的概念，它由程序块、 (3) 和数据块三部 分组成，它有3种基本状态，不可能发生的状态转换是 (4) 。 虚拟存储器的作用是允许程序直接访问比内存更大的地址空间，它通常使用 (5) 作为它的一个主要组成部分。 供选答案： (1): A. 输入和输出 B. 键盘操作 C. 管理和控制 D. 汇编和执行 (2): A. 软件和硬件 B. 主机和外设 C. 高级语言和机器语言 D. 用户和计算机 (3): A. 进程控制块 B. 作业控制块 C. 文件控制块 D. 设备控制块 (4): A. 运行态转换为就绪态 B. 就绪态转换为运行态 C. 运行态转换为等待态 D. 等待态转换为运行态 (5): A. 软盘 B. 硬盘 C. CDROM D. 寄存器 答案：CDADB 3.在计算机系统中，允许多个程序同时进入内存并运行，这种方法称为 D。 A. Spodling技术 B. 虚拟存储技术 C. 缓冲技术 D. 多道程序设计技术 4.分时系统追求的目标是 C。 A. 高吞吐率 B. 充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销 5.引入多道程序的目的是 D。
操作系统期末试题及答案
《操作系统》期末试卷 姓名 一、选择题（15*2分=30分） 1、在操作系统中，JCB是指（A ） A．作业控制块B．进程控制块C．文件控制块D．程序控制块 2、并发进程之间(D) A.彼此无关 B.必须同步 C.必须互斥 D.可能需要同步或互斥 3 A 4 ?A 5、（D A 6 A 7 A. 8 A. C. 9、设有。 A．2 10 A. 11 A 12、() A C 13 A 14、(B A.固定分区 B.分段 C.分页 D.可变分区 15、在进程管理中，当（）时，进程从阻塞状态变为就绪状态。 A．进程被进程调度程序选中B．等待某一事件C．等待的事件发生D．时间片用完 二、填空题（20*1分=20分） 1、在单用户环境下，用户独占全机，此时程序的执行具有_封闭性______和_可再现性_。 2、对于信号量，在执行一次P操作时信号量-1_；当其值为__<0__时，进程应阻塞。在执行V操作时信号量的值应当_信号量+1_； 当其值为__<=0__时，应唤醒阻塞队列中的进程。 3、进程的三种基本状态分别是、进程的三种基本状态分别是__运行______，_就绪_和__阻塞（等待）__。 4、多道程序环境下的各道程序，宏观上它们是_并行__运行，微观上是_串行_运行。 5、在单CPU系统中有（n>1）个进程，在任一时刻处于就绪的进程最多是__n-1__个，最少是___0____个。
6、分区管理方案不能实现虚存的原因是_作业地址空间不能大于存储空间_。 7、段页式存储管理中，是将作业分_段__，__段_____内分___页____。分配以__页_____为单位。在不考虑使用联想存储器快表 的情况下，每条访问内存的指令需要____3___访问内存。其中第_2___次是查作业的页表。 三、简答题（4*5分=20分） （2） ????????????进程A???????????????????????????????进程B ???????????...??????????????????????????????????... ????????P(mutex)；????????????????????????????P(mutex)；
第二章-操作系统进程(练习题答案)
第二章进程管理 1.操作系统主要是对计算机系统全部 (1) 进行管理，以方便用户、提高计算机使 用效率的一种系统软件。它的主要功能有：处理机管理、存储管理、文件管理、 (2) 管 理和设备管理等。Windows和Unix是最常用的两类操作系统。前者是一个具有图形界面的 窗口式的 (3) 系统软件，后者是一个基本上采用 (4) 语言编制而成的 的系统软件。在 (5) 操作系统控制下，计算机能及时处理由过程控制反馈的信息 并作出响应。 供选答案： (1): A. 应用软件 B. 系统软硬件 C. 资源 D. 设备 (2): A. 数据 B. 作业 C. 中断 D. I/O (3): A. 分时 B. 多任务 C. 多用户 D. 实时 (4): A. PASCAL B. 宏 C. 汇编 D. C (5): A. 网络 B. 分时 C. 批处理 D. 实时 答案：CBBDD 2.操作系统是对计算机资源进行的 (1) 系统软件，是 (2) 的接口。 在处理机管理中，进程是一个重要的概念，它由程序块、 (3) 和数据块三部 分组成，它有3种基本状态，不可能发生的状态转换是 (4) 。 虚拟存储器的作用是允许程序直接访问比内存更大的地址空间，它通常使用 (5) 作为它的一个主要组成部分。 供选答案： (1): A. 输入和输出 B. 键盘操作 C. 管理和控制 D. 汇编和执行 (2): A. 软件和硬件 B. 主机和外设 C. 高级语言和机器语言 D. 用户和计算机 (3): A. 进程控制块 B. 作业控制块 C. 文件控制块 D. 设备控制块 (4): A. 运行态转换为就绪态 B. 就绪态转换为运行态 C. 运行态转换为等待态 D. 等待态转换为运行态 (5): A. 软盘 B. 硬盘 C. CDROM D. 寄存器 答案：CDADB 3.在计算机系统中，允许多个程序同时进入内存并运行，这种方法称为 D。 A. Spodling技术 B. 虚拟存储技术 C. 缓冲技术 D. 多道程序设计技术 4.分时系统追求的目标是 C。 A. 高吞吐率 B. 充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销 5.引入多道程序的目的是 D。
操作系统-进程管理实验报告
实验一进程管理 1．实验目的： （1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； （2）进一步认识并发执行的实质； （3）分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法； （4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。 2．实验预备内容 （1）阅读Linux的sched.h源码文件，加深对进程管理概念的理解； （2）阅读Linux的fork()源码文件，分析进程的创建过程。 3．实验内容 （1）进程的创建： 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一个字符：父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 源代码如下： #include
else{ pid2 = fork(); if(pid2<0){ fprintf(stderr,"childprocess1 failed"); exit(-1); } else if(pid2 == 0){ printf("c\n"); } else{ printf("a\n"); sleep(2); exit(0); } } return 0; } 结果如下： 分析原因： pid=fork(); 操作系统创建一个新的进程（子进程），并且在进程表中相应为它建立一个新的表项。新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序；上下文和数据，绝大部分就是原进程（父进程）的拷贝，但它们是两个相互独立的进程！因此，这三个进程哪个先执行，哪个后执行，完全取决于操作系统的调度，没有固定的顺序。 （2）进程的控制 修改已经编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。 将父进程的输出改为father process completed 2/11
操作系统复习-进程管理
2.1 进程与线程 进程是指令的集合（错，程序是指令的集合，进程是程序的一次执行过程） 优先级是进程调度的重要依据，一旦确定就不能改变（错） 在单CPU的系统中，任意时刻都有一个进程处于运行状态（错，可以空转） 进程申请CPU得不到满足时，其状态变为阻塞（错！等待CPU的进程处于就绪状态） 进程获得CPU运行是通过调度得到的（对） 线程是一种特殊的进程（对） 进程是程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的独立单位（对）进程是PCB结构、程序和数据的集合（对） 撤销父进程时，应同时撤销子进程（错！进程撤销可采用两种策略，一种是只撤销指定进程，另一种是撤销指定进程和其子孙进程） 线程的切换，可能会引起进程的切换（对） 引入线程后，处理机只在线程中切换（错！！） 线程是比进程更小的能独立运行的基本单位（错，这句话的成立需要一定的前提条件） 线程的引入增加了程序执行的时空开销（错，应为减少） 一个进程一定包含多个线程（错） 一个进程创建的若干线程共享该进程的程序段和数据段，但是它们有各自的运行栈区（对）中断是进程切换的必要条件，而不是充分条件。（对） 进程的基本特点：动态性，并发性，独立性，异步性，结构性。 在多道程序设计环境下，操作系统分配资源以进程为基本单位 在引入线程的操作系统中，资源分配的基本单位是进程，CPU分配的基本单位是线程。 在引入线程的操作系统中，进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位 从运行状态到就绪状态是由于时间片用完或出现了比现在进程优先级更高的进程（调度程序决定） 从就绪状态到运行状态是调度程序决定的 从阻塞状态到就绪状态是协作程序决定的 从运行状态到阻塞状态是进程自身决定的（只有这个是主动的） 对进程的管理和控制使用原语。（原语包括创建原语，撤销原语，阻塞原语，唤醒原语等）一个进程被唤醒意味着进程变为就绪状态（该进程可能重新占用CPU）。（唤醒原语的功能是将被被唤醒进程从阻塞队列中移到就绪队列中） 降低进程优先级的合理时机是进程的时间片用完。 进程调度主要负责选一个进程占有CPU。 建立多线程的主要目的是提高CPU的利用率。 进程调度的方式有抢占式，非抢占式两种。 (?)以下 C 不会引起进程创建。A.用户登录 B.作业调度 C.设备分配 D.应用请求 进程与程序的联系与区别： 联系：进程是程序的一次执行过程，没有程序就没有进程 区别： 1.进程是程序的执行，所以进程属于动态概念，程序是一组指令的有序集合，是静态的概念 2.进程的存在是暂时的，程序的存在是永久的（相对而言）
操作系统实验二
操作系统实验实验二进程管理 学号 1215108019 姓名克帆 学院信息学院 班级 12电子2
实验目的 1、理解进程的概念，明确进程和程序的区别。 2、理解并发执行的实质。 3、掌握进程的创建、睡眠、撤销等进程控制方法。 实验容与要求 基本要求：用C语言编写程序，模拟实现创建新的进程；查看运行进程；换出某个进程；杀死进程等功能。 实验报告容 1、进程、进程控制块等的基本原理。 进程是现代操作系统中的一个最基本也是最重要的概念，掌握这个概念对于理解操作系统实质，分析、设计操作系统都有其非常重要的意义。为了强调进程的并发性和动态性，可以给进程作如下定义：进程是可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 进程又就绪、执行、阻塞三种基本状态，三者的变迁图如下： 由于多个程序并发执行，各程序需要轮流使用CPU，当某程序不在CPU上运行时，必须保留其被中断的程序的现场，包括：断点地址、程序状态字、通用寄存器的容、堆栈容、程序当前状态、程序的大小、运行时间等信息，以便程序再次获得CPU时，能够正确执行。为了保存这些容，需要建立—个专用数据结构，我们称这个数据结构为进程控制块PCB （Process Control Block）。 进程控制块是进程存在的惟一标志，它跟踪程序执行的情况，表明了进程在当前时刻的状态以及与其它进程和资源的关系。当创建一个进程时，实际上就是为其建立一个进程控制块。 在通常的操作系统中，PCB应包含如下一些信息： ①进程标识信息。为了标识系统中的各个进程，每个进程必须有惟一的标识名或标 识数。 ②位置信息。指出进程的程序和数据部分在存或外存中的物理位置。 ③状态信息。指出进程当前所处的状态，作为进程调度、分配CPU的依据。 ④进程的优先级。一般根据进程的轻重缓急其它信息。 这里给出的只是一般操作系统中PCB所应具有的容，不同操作系统的PCB结构是不同的，我们将在2.8节介绍Linux系统的PCB结构。
操作系统实验二(进程管理)
操作系统进程管理实验 实验题目： （1）进程的创建编写一段程序，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一个字符：父进程显示字符“a”；子进程分别显示字符“b”和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 （2）进程的控制修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。 （3）编制一段程序，使其实现进程的软中断通信。要求：使用系统调用fork( )创建两个子进程，再用系统调用signal( )让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按Del键）；当捕捉到中断信号后，父进程调用系统调用kill( )向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止：Child process 1 is killed by parent! Child process 2 is killed by parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止：Parent process is killed! 在上面的程序中增加语句signal(SIGINT, SIG_IGN)和signal(SIGQUIT, SIG_IGN)，观察执行结果，并分析原因。 （4）进程的管道通信编制一段程序，实现进程的管道通信。使用系统调用pipe( )建立一条管道线；两个进程P1和P2分别向管道各写一句话：Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message! 而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。要求父进程先接收子进程P1发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息。 实验源程序及报告： （1）、进程的创建 #include
操作系统习题集------进程管理
习题集 - 2 - 进程管理 1. 在优先级调度中，__________类进程可能被“饿死”，即长时间得不到调度。 A．短进程 B．长进程 C．低优先级进程 D．大内存进程 解： C。优先级调度算法（PRI）的基本思想是：内核为每个进程赋予一个优先级，进程按照优先级的大小顺序在就绪队列中排队，内核将CPU分配给就绪队列头部的第一个进程——优先级最大的进程。因此，进程的优先级越低，在就绪队列中的排队位置就越靠近队列尾，获得运行之前的等待时间就越长。低优先级的进程必须等待所有高优先级进程运行结束后才会被调度运行。如果不断有高优先级的进程加入就绪队列，那么低优先级进程就会一直等待下去。这就是所谓的“饿死”现象。 2. 在下面的系统调用中，__________不会导致进程阻塞。 A．读/写文件 B．获得进程PID C．申请内存 D．发送消息 解： B。当正在执行的进程需要使用某种资源或等待某个事件时，如果资源已被其他进程占用或事件尚未出现，该进程不能获得所需的资源而无法继续运行，于是，进程将被阻塞。进程在阻塞状态中等待资源被释放，或等待事件的发生。所以，进程在执行系统调用时，如果需要使用某种资源，就可能导致进程阻塞。“读/写文件”需要使用设备和文件缓冲区；“申请内存”需要分配内存资源；“发送消息”需要使用消息缓冲区。 3. 下面关于临界区的叙述中，正确的是__________ A．临界区可以允许规定数目的多个进程同时执行 B．临界区只包含一个程序段 C．临界区是必须互斥地执行的程序段 D．临界区的执行不能被中断 解： C。临界段（临界区）的概念包括两个部分：①临界资源：必须互斥访问的资源。例如，需要独占使用的硬件资源，多个进程共享的变量、结构、队列、栈、文件等软件资源。②临界区：访问临界资源的、必须互斥地执行的程序段。即，当一个进程在某个临界段中执行时，其他进程不能进入相同临界资源的任何临界段。
操作系统期末试卷(含答案)1
一、选择题 1、在现代操作系统中引入了（），从而使并发和共享成为可能。 A.单道程序 B. 磁盘 C. 对象 D.多道程序 2、( )操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机。 A.网络 B.分布式 C.分时 D.实时 3、从用户的观点看，操作系统是（）。 A. 用户与计算机硬件之间的接口 B.控制和管理计算机资源的软件 C. 合理组织计算机工作流程的软件 D.计算机资源的的管理者 4、当CPU处于管态时，它可以执行的指令是（）。 A. 计算机系统中的全部指令 B. 仅限于非特权指令 C. 仅限于访管指令 D. 仅限于特权指令 5、用户在程序中试图读取某文件的第100个逻辑块时，使用操作系统提供的（）接口。 A. 系统调用 B.图形用户接口 C.原语 D.键盘命令 6、下列几种关于进程的叙述，（）最不符合操作系统对进程的理解？ A.进程是在多程序并行环境中的完整的程序。 B.进程可以由程序、数据和进程控制块描述。 C.线程是一种特殊的进程。 D.进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 7、当一个进程处于（）状态时，称其为等待（或阻塞）状态。 A. 它正等待中央处理机 B. 它正等待合作进程的一个消息 C. 它正等待分给它一个时间片 D. 它正等待进入内存 8、一个进程释放一种资源将有可能导致一个或几个进程（）。 A.由就绪变运行 B.由运行变就绪 C.由阻塞变运行 D.由阻塞变就绪 9、下面关于线程的叙述中，正确的是（）。 A.不论是系统支持线程还是用户级线程，其切换都需要内核的支持。 B.线程是资源的分配单位，进程是调度和分配的单位。 C.不管系统中是否有线程，进程都是拥有资源的独立单位。 D.在引入线程的系统中，进程仍是资源分配和调度分派的基本单位。 10、设有3个作业，它们同时到达，运行时间分别为T1、T2和T3,且T1≤T2≤T3，若它们在单处理机系统中按单道运行，采用短作业优先调度算法，则平均周转时间为（）。 A. T1+T2+T3 B. (T1+T2+T3)/3 C. T1+T2/3+2*T3/3 D.T3/3+2*T2/3+T1 11、在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（）。 A．程序I/O方式B．中断驱动I/O控制方式C．直接存储器访问DMA控制方式D．I/O通道控制方式 12、有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对一临界资源的互斥访问，则
操作系统实验3答案
实验三操作系统进程管理 一、实验目的 1) 掌握系统进程的概念，加深对Linux / UNIX进程管理的理解。 2) 学会使用ps命令和选项。 3) 列出当前shell中的进程。 4) 列出运行在系统中的所有进程。 5) 根据命令名搜索特定的进程。 6) 使用kill命令终止进程。 7) 根据用户名查找和终止进程。 二、实验内容和相应的答案截图，三、实验结果分析 步骤1：创建一个普通用户（参见实验二），以普通用户身份登录进入GNOME。 步骤2：打开一个“终端”窗口（参见实验二）。 步骤3：回顾系统进程概念，完成以下填空： 1) Linux系统中，几乎每一个启动的进程，都会由内核分配一个唯一的__PID__进程标识符，用于跟踪从进程启动到进程结束。 2) 当启动新进程的时候，内核也给它们分配系统资源，如__内存_和__CPU_。 3) 永远不向父进程返回输出的进程叫做__僵进程__。 4) 由父进程派生出来的进程叫做____子___进程。 5) ___父_进程是一个派生另一个进程的进程。 6) 运行用于提供服务的Linux系统进程是_______________。 7) 如果父进程在子进程之前结束，它创建了一个______________进程。 步骤4：回顾ps命令和信息。基本的ps命令显示当前shell中的进程信息，用户只能够查看当前终端窗口中初始化的进程。输入ps命令，将结果填入表3-3中。 表3-3 实验记录 下面，在当前终端窗口中，练习使用给出的每个选项的ps命令。
输入ps -f 命令，显示运行在系统中的某个进程的完全信息，填入表3-4中。 表3-4 实验记录 步骤5：列出系统中运行的所有进程。 输入ps -ef 命令，显示运行在系统中的各个进程的完全信息。执行该命令，并与ps –f 命令的输出结果对照，一致吗？有何不同？ 答：不一致，后者显示了所有进程的完全可用信息，多了很多。 分析当前终端窗口中的输出结果，记录下来用于写实验报告。 a. 显示了多少个进程？答：59 b. 进程ID的PID是什么？ c. 启动进程的命令(CMD) 是什么？答：sched d. 请观察，什么命令的PID号是1？答：init[5] e. 执行ps –ef >aaa命令，将ps命令的输出送到文本文件aaa。再次运行cat aaa | wc命令，计算进程的数目。其中，cat是显示文本文件命令。“|”是管道命令，就是将前一个命令的输出作为后一个命令的输入。wc 命令用来计算文本的行数，第一个数字显示的是行的数目，可以用来计算进程的数目。计算出进程数目并做记录。 执行man ps命令，可以打开Linux用户命令手册。了解ps命令的用法。输入wq命令可退出用户手册的阅读。man命令可以执行吗？结果如何？ 答：Man ps时出现
操作系统进程管理
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()); }
操作系统-实验三-进程管理-实验报告
计算机与信息工程学院实验报告 一、实验内容 1.练习在shell环境下编译执行程序 (注意：①在vi编辑器中编写名为sample.c的c语言源程序 ②用linux自带的编译器gcc编译程序，例如：gcc –o test sample.c ③编译后生成名为test.out的可执行文件； ④最后执行分析结果；命令为：./test) 注意：linux自带的编译程序gcc的语法是：gcc –o 目标程序名源程序名，例如：gcc –o sample1 sample1.c，然后利用命令：./sample 来执行。如果仅用“gcc 源程序名”，将会把任何名字的源程序都编译成名为a.out的目标程序，这样新编译的程序会覆盖原来的程序，所以最好给每个源程序都起个新目标程序名。 2.进程的创建 仿照例子自己编写一段程序，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一个字符：父进程显示“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 3.分析程序 实验内容要在给出的例子程序基础上，根据要求进行修改，对执行结果进行分析。二、
实验步骤 1. 利用fork()创建一个小程序 （1）编写程序 #include
操作系统第二章作业答案
第二章作业 1.操作系统中为什么要引入进程的概念为了实现并发进程中的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作 答：为了从变化角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实的反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中不得不引入进程的概念。 为了防止操作系统及其关键的数据结构如：PCB等，受到用户程序破坏，将处理机分为核心态和用户态。对进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。 2.试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。答：分为两种情况： （1）：运行状态就绪状态：根据进程的自身的情况插入到就绪队列的适当位置，系统收回处理及转入进程调度程序重新进行调度。 （2）：运行状态→阻塞状态：系统会调用进程调度程序重新选择一个进程投入运行。 3.现代操作系统一般都提供多任务的环境，是回答以下问题。 为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构 答：系统必须建立PCB。 为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语 答：阻塞、唤醒、挂起和激活原语。 当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗 答：会根据状态的变迁发生相应的变化。例如：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从阻塞队列摘下，投入到就绪队列中。 4.什么是进程控制块从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理及存储管理的角度设计进程控制块应该包含的内容。 答：PCB：描述进程本身的特征、状态、调度信息以及对资源占有情况等的数据结构，是进程存在的唯一标识。 进程控制块所包含的内容： ①进程信息描述；②CPU信息状态；③进程调度信息；④进程控制和资源占用信息。 5.假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮换一次，CPU在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统化在进程切换上的开销占系统整个时间的比例是多少 解：P=(10*10)/[(300+10)*10]=% 6.试述线程的特点及其与进程之间的关系。 答：线程的特点：是被独立分派和调度的基本单位。线程与进程的关系：线程是进程的一部分，是进程内的一个实体；一个进程可以有多个线程，但至少必须有一个线程。
操作系统实验报告----进程管理
实验内容：进程管理 一、实验目的 1、掌握Linux中进程的创建方法及执行情况； 2、加深对进程、进程树等概念的理解； 3、掌握Linux中如何加载子进程自己的程序； 4、掌握父进程通过创建子进程完成某项任务的方法； 5.、掌握系统调用exit()和_exit()调用的使用。 6、分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥的方法；进一步认识并发执行的实质 二、实验内容 （一）进程的创建 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一个字符。 #include
fork(); } sleep(15); } 实验步骤： 编译连接 gcc –o forktree forktree.c 后台运行 ./forktree & 使用 pstree –h 查看进程树 运行结果： ├─gnom e-terminal─┬─bash─┬─forktree─┬─forktree─┬─forktr ee───forktree ││││└─forktree │││└─forktree ││└─pstree 分析：程序运行，系统首先创建一个进程forktree,执行到p=fork()创建一个子进程forktree，子进程获得处理机优先执行，父进程等待；执行else，当执行到第一个fork()函数时，子进程创建了一个进程forktree，称之为孙进程，孙进程获得处理机往下执行，子进程等待；执行到第二个fork()函数时，孙进程又创建一个进程forktree，称之为重孙进程，重孙进程很快执行完，将处理机还给孙进程，孙进程很快执行完，将处理机还给子进程；子进程继续往下执行，执行到第二个fork()函数，又创建一个进程forktree，称之为第二孙进程，并获得处理机执行，此进程很快执行完，将处理机还给子进程，子进程也很快执行完，将处理机还给父进程，父进程P>0执行if语句，运行fork()函数，又创建一个进程forktree，称之为第二子进程，此进程获得处理机执行很快运行完，将处理机还给父进程，父进程运行sleep(15)语句，休眠15秒，用pstree命令查询进程树。 3、运行程序，分析运行结果。 #include