操作系统实验二.docx
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操作系统实验二
操作系统实验
实验二进程管理
学号********19
姓名李克帆
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。
实验内容与要求
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。
实验报告内容
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：
I/O完成时间片完
进程调度
I/O请求
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、通用寄存器的内容、堆栈内容、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。
为了保存这些内容，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（ProcessControlBlock）。
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内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所应具有的内容，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。
程度为进程指定一个优先级，优先级用优先数表示。
⑤进程现场保护区。
当进程状态变化时（例如一个进程放弃使用CPU），它需要将当时的CPU现场保护到内存中，以便再次占用CPU时恢复正常运行，有的系统把要保护的CPU现场放在进程的工作区中，而PCB中仅给出CPU现场保护区起始地址。
⑥资源清单。
每个进程在运行时，除了需要内存外，还需要其它资源，如I/O设备、外存、数据区等。
这一部分指出资源需求、分配和控制信息。
⑦队列指针或链接字。
它用于将处于同一状态的进程链接成一个队列，在该单元中存放下一进程PCB首址。
⑧其它信息。
这里给出的只是一般操作系统中PCB所应具有的内容，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。
2、程序流程图。
3、程序及注释。
#include
#include
#include
structjincheng_type{//定义表示进程信息的结构体
intpid;//进程ID
intyouxian;//优先级
intdaxiao;//大小
intzhuangtai;//进程的状态，这里用0表示没有建立或被杀死，1表示执行，2表示换出
intinfo;//内容
};
structjincheng_typeneicun[20];//定义20个内存单位给进程使用
intshumu=0,guaqi=0,pid,flag=0;//定义正在执行进程数目，被挂起进程数目，进程ID，运行标志位
voidcreate（）//函数--创建一个新进程
{
if（shumu>=20）printf（"\n内存已满，请先换出或杀死进程\n"）;//判断内存空间是否已满
else{
for（inti=0;i<20;i++）
if（neicun[i].zhuangtai==0）break;//选出空着的内存单元给新进程使用
printf（"\n请输入新进程pid\n"）;//输入新进程ID存至选出的内存单元
scanf（"%d",&（neicun[i].pid））;
for（intj=0;jif（neicun[i].pid==neicun[j].pid）//当输入的新进程与原有进程ID相同时，显示"该进程已存在"
{
printf（"\n该进程已存在\n"）;
return;
}
printf（"\n请输入新进程优先级\n"）;//输入新进程的优先级、大小和内容
scanf（"%d",&（neicun[i].youxian））;
printf（"\n请输入新进程大小\n"）;
scanf（"%d",&（neicun[i].daxiao））;
printf（"\n请输入新进程内容\n"）;
scanf（"%s",&（neicun[i].info））;
neicun[i].zhuangtai=1;//将新进程的内存单元状态（zhuangtai）设成"1"，以表示存在且未被换出
shumu++;//正在运行的进程数目加一
}
}
voidrun（）//函数--查看正在运行的进程
{
for（inti=0;i<20;i++）
{
if（neicun[i].zhuangtai==1）//将存在且未被挂起（即zhuangtai=1）的进程显示出来，若存在这样的程序，则将flag设成1
{
printf（"\npid=%d--",neicun[i].pid）;
printf（"youxian=%d--",neicun[i].youxian）;
printf（"daxiao=%d--",neicun[i].daxiao）;
printf（"zhuangtai=%d--",neicun[i].zhuangtai）;
printf（"info=%c",neicun[i].info）;
flag=1;
}
}
if（!
flag）printf（"\n当前没有运行进程\n"）;//若当前没有运行进程（即flag=0），则显示"当前没有运行进程"
}
voidhuanchu（）//函数--换出进程
{
if（!
shumu）//判断是否无进程存在
{
printf（"\n当前没有进程存在\n"）;
return;
}
printf（"\n输入唤出进程ID值"）;//输入需要换出的进程ID，
scanf（"%d",&pid）;
for（inti=0;i<20;i++）
{
if（pid==neicun[i].pid）
{
if（neicun[i].zhuangtai==1）//若该ID代表的进程正在运行，则将其挂起，即将zhuangyai置成2，并将guaqi加一
{
neicun[i].zhuangtai=2;
guaqi++;
printf（"\n已经成功换出进程\n"）;
}
elseif（neicun[i].zhuangtai==2）printf（"\n要唤出的进程已被挂起\n"）;//若该ID代表的进程已被挂起，即zhuangtai==2,则显示'要唤出的进程已被挂起'
flag=1;
break;
}
}
if（!
flag）printf（"\n要唤出的进程不存在\n"）;//若进程不存在，给出显示
}
voidkill（）//函数--杀死进程
{
if（!
shumu）//判断是否无进程存在
{
printf（"\n当前没有进程存在\n"）;
return;
}
printf（"\n输入杀死进程的ID值"）;//读入要杀死的进程ID
scanf（"%d",&pid）;
for（inti=0;i<20;i++）
{
if（pid==neicun[i].pid）
{
if（neicun[i].zhuangtai==1）//若进程正在运行则再次询问是否要杀死，通过用户的反馈执行不同操作
{
printf（"\n该进程正在运行，确定要杀死吗？
\n"）;
printf（"\n请输入1：
Yes；0：
NO\n"）;
scanf（"%d",&flag）;
if（flag）
{
neicun[i].zhuangtai=0;//将zhuangtai置为0，表示进程被杀死，并将shumu自减一
shumu--;
printf（"\n已经成功杀死进程\n"）;
}
elseprintf（"\要杀死的进程正在运行\n"）;
}
elseif（neicun[i].zhuangtai==2）//若该进程已经被挂起，则直接杀死
{
neicun[i].zhuangtai=0;
shumu--;
printf（"\n已经成功杀死进程\n"）;
}
flag=1;
break;
}
}
if（flag==0）printf（"\n要杀死的进程不存在\n"）;//若进程不存在，给出显示
}
voidhuanxing（）//函数--唤醒进程
{
if（!
shumu）//判断是否无进程存在
{
printf（"\n当前没有运行进程\n"）;
return;
}
if（!
guaqi）//判断是否无进程被挂起
{
printf（"\n当前没有挂起进程\n"）;
return;
}
printf（"\n输入pid\n"）;//输入需要唤醒进程ID
scanf（"%d",&pid）;
for（inti=0;i<20;i++）
{
if（pid==neicun[i].pid）
{
flag=false;
if（neicun[i].zhuangtai==2）//判断该进程是否被挂起，若没有则将其唤醒并将guaqi自减一
{
neicun[i].zhuangtai=1;
guaqi--;
printf（"\n已经成功唤醒进程\n"）;
}
elseif（neicun[i].zhuangtai==2）printf（"\n要唤醒的进程已被挂起\n"）;//若目标进程已被挂起，则显示'要唤醒的进程已被挂起'
flag=1;
break;
}
}
if（!
flag）printf（"\n要唤醒的进程不存在\n"）;//若要唤醒的进程不存在，给出显示
}
voidviewall（）//函数--查看内存状态
{
for（inti=0;i<20;i++）//显示所有20个内存单元的状态
{
printf（"\npid=%d",neicun[i].pid）;
printf（"youxian=%d",neicun[i].youxian）;
printf（"daxiao=%d",neicun[i].daxiao）;
printf（"zhuangtai=%d",neicun[i].zhuangtai）;
printf（"info=%c",neicun[i].info）;
}
}
voidmain（）//主函数
{
intn=1;
intnum;
for（inti=0;i<20;i++）//先将内存zhuangtai位清零
neicun[i].zhuangtai=0;
while（n）
{
printf（"\nfff\n"）;
printf（"\n*************************************************\n"）;
printf（"\n1.创建新的进程\n"）;
printf（"\n2.查看运行进程\n"）;
printf（"\n3.唤出某个进程\n"）;
printf（"\n4.杀死某个进程\n"）;
printf（"\n5.唤醒某个进程\n"）;
printf（"\n6.查看内存状态\n"）;
printf（"\n7.退出进程\n"）;
printf（"\n*************************************************\n"）;
printf（"\n请选择（1-7）\n"）;
scanf（"%d",&num）;
switch（num）//功能选择
{
case1:
create（）;break;
case2:
run（）;break;
case3:
huanchu（）;break;
case4:
kill（）;break;
case5:
huanxing（）;break;
case6:
viewall（）;break;
case7:
exit（0）;
default:
n=0;
}
flag=0;
}
}
4、程序运行演示与截图
（1）创建新进程，依次建立进程1、2、3，图中为建立进程2。
（2）查看运行的进程与查看内存状态
（2）换出进程。
图中以换出进程3为例。
（4）此时再次查看运行的进程与查看内存状态，可以看到进程3已不在运行的进程中，内存状态中其zhuangtai标识等于2，表明进程3确实已被换出。
（5）唤醒进程。
图为将进程3唤醒。
（6）此时再次查看运行的进程与查看内存状态，可以看到进程3重新出现在运行的进程中，且内存状态中其zhuangtai标识等于1，表明进程3已被成功唤醒。
（7）杀死进程。
图中以杀死进程3为例，并附以杀死后运行的进程与内存状态图，内存状态中进程3的zhuangtai=0，表示进程3已被杀死。
5、实验结论
通过这次实验，我了解到进程控制块在进程管理中的重要作用，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。
同时也明白了我们平常使用程序的工作原理。
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