进程与内存
进程如何使用内存？
毫无疑问所有进程（执行的程序）都必须占用一定数量的内存，它或是用来存放从磁盘载入的程序代码，或是存放取自用户输入的数据等等。不过进程对这些内存的管理方式因内存用途不一而不尽相同，有些内存是事先静态分配和统一回收的，而有些却是按需要动态分配和回收的。
对任何一个普通进程来讲，它都会涉及到5种不同的数据段。稍有编程知识的朋友都该能想到这几个数据段种包含有“程序代码段”、“程序数据段”、“程序堆栈段”等。不错，这几种数据段都在其中，但除了以上几种数据段之外，进程还另外包含两种数据段。下面我们来简单归纳一下进程对应的内存空间中所包含的5种不同的数据区。
代码段：代码段是用来存放可执行9文件的操作指令，也就是说是它是可执行程序在内存种的镜像。代码段需要防止在运行时被非法修改，所以只准许读取操作，而不允许写入（修改）操作——它是不可写的。
数据段：数据段用来存放可执行文件中已初始化全局变量，换句话说就是存放程序静态分配的变量和全局变量。
BSS段：BSS段包含了程序中未初始化全局变量，在内存中 bss段全部置零。
堆（heap）：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）
栈：栈是用户存放程序临时创建的局部变量，也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味这在数据段中存放变量）。除此以外在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也回被存放回栈中。由于栈的先进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上将我们可以把堆栈看成一个临时数据寄存、交换的内存区。
进程如何组织这些区域？
上述几种内存区域中数据段、BSS和堆通常是被连续存储的——内存位置上是连续的，而代码段和栈往往会被独立存放。有趣的是堆和栈两个区域关系很“暧昧”，他们一个向下“长”（i386体系结构中栈向下、堆向上），一个向上“长”，相对而生。但你不必担心他们会碰头，因为他们之间间隔很大（到底大到多少，你可以从下面的例子程序计算一下），绝少有机会能碰到一起。
下图简要描述了进程内存区域的分布：
从前面的例子，我们对进程使用的逻辑内存分布已经先睹为快。这部分我们就继续进入操作系统内核看看进程对内存具体是如何进行分配和管理的。
从用户向内核看，所使用的内存表象形式会依次经历“逻辑地址”——“线形地址”——“物理地址”几种形式（关于几种地址的解释在前面已经讲述了）。逻辑地址经段机制转化成线性地址；线性地址又经过页机制转化为物理地址。（但是我们要知道Linux系统虽然保留了段机制，但是将所有程序的段地址都定死为0-4G，所以虽然逻辑地址和线性地址是两种不同的地址空间，但在Linux中逻辑地址就等于线性地址，它们的值是一样的）。沿着这条线索，我们所研究的主要问题也就集中在下面几个问题。
1. 进程空间地址如何管理？
2. 进程地址如何映射到物理内存？
3. 物理内存如何被管理？
以及由上述问题引发的一些子问题。如系统虚拟地址分布;内存分配接口;连续内存分配与非连续内存分配等。
进程内存空间
Linux操作系统采用虚拟内存管理技术，使得每个进程都有各自互不干涉的进程地址空间。该空间是块大小为4G的线性虚拟空间，用户所看到和接触的都是该虚拟地址，无法看到实际的物理内存地址。利用这种虚拟地址不但能起到保护操作系统的效果（用户不能直接访问物理内存），而且更重要的是用户程序可使用比实际物理内存更大的地址空间（具体的原因请看硬件基础部分）。
在讨论进程空间细节前，请大家这里先要澄清下面几个问题。
第一、4G的进程地址空间被人为的分为两个部分——用户空间与内核空间。用户空间从0到3G（0xC0000000），内核空间占据3G 到4G。用户进程通常情况下只能访问用户空间的虚拟地址，不能访问内核空间虚拟地址。例外情况只有用户进程进行系统调用（代
表用户进程在内核态执行）等时刻可以访问到内核空间。
第二、用户空间对应进程，所以每当进程切换，用户空间就会跟着变化；而内核空间是由内核负责映射，它并不会跟着进程改变，是
固定的。内核空间地址有自己对应的页表（init_mm.pgd），用户进程各自有不同的页表。
第三、每个进程的用户空间都是完全独立、互不相干的。不信的话，你可以把上面的程序同时运行10次（当然为了同时运行，让它
们在返回前一同睡眠100秒吧），你会看到10个进程占用的线性地址一模一样。
进程内存管理
进程内存管理的对象是进程线性地址空间上的内存镜像,这些内存镜像其实就是进程使用的虚拟内存区域（memory region）。进程虚
拟空间是个32或64位的“平坦”（独立的连续区间）地址空间（空间的具体大小取决于体系结构）。要统一管理这么大的平坦空间可
绝非易事，为了方便管理，虚拟空间被化分为许多大小可变的(但必须是4096的倍数)内存区域，这些区域在进程线性地址中像停车位一样有序排列。这些区域的划分原则是“将访问属性一致的地址空间存放在一起”，所谓访问属性在这里无非指的是“可读、可写、可执
行等”。
如果你要查看某个进程占用的内存区域，可以使用命令cat /proc/
由于程序example使用了动态库，所以除了example本身使用的的内存区域外，还会包含那些动态库使用的内存区域（区域顺序是：代码段、数据段、bss段）。
我们下面只抽出和example有关的信息，除了前两行代表的代码段和数据段外，最后一行是进程使用的栈空间。
---------------------------------------------------------------------
08048000 - 08049000 r-xp 00000000 03:03 439029 /home/mm/src/example
08049000 - 0804a000 rw-p 00000000 03:03 439029 /home/mm/src/example
……………
bfffe000 - c0000000 rwxp ffff000 00:00 0
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
每行数据格式如下：
（内存区域）开始－结束访问权限偏移主设备号：次设备号 i节点文件。
注意，你一定会发现进程空间只包含三个内存区域，似乎没有上面所提到的堆、bss等，其实并非如此，程序内存段和进程地址空间
中的内存区域是种模糊对应，也就是说，堆、bss、数据段（初始化过的）都在进程空间种由数据段内存区域表示。
在Linux内核中对应进程内存区域的数据结构是: vm_area_struct, 内核将每个内存区域作为一个单独的内存对象管理，相应的操作也
都一致。采用面向对象方法使VMA结构体可以代表多种类型的内存区域－－比如内存映射文件或进程的用户空间栈等，对这些区域
的操作也都不尽相同。
vm_area_strcut结构比较复杂，关于它的详细结构请参阅相关资料。我们这里只对它的组织方法做一点补充说明。vm_area_struct是
描述进程地址空间的基本管理单元，对于一个进程来说往往需要多个内存区域来描述它的虚拟空间，如何关联这些不同的内存区域呢？大家可能都会想到使用链表，的确vm_area_struct结构确实是已链表形式链接，不过位了方便查找，内核又以红黑树（以前的内核使用平衡树）的形式组织内存区域，以便降低搜索耗时。并存两种组织形式，并非冗余：链表用于需要遍历全部节点的时候用，而红黑
树适用于在地址空间中定位特定内存区域的时候。内核为了内存区域上的各种不同操作都能获得高性能，所以同时使用了这两种数据
结构。
下图反映了进程地址空间的管理模型：
进程内存的分配与回收
创建进程fork()、程序载入execve()、映射文件mmap()、动态内存分配malloc()/brk()等进程相关操作都需要分配内存给进程。不过
这时进程申请和获得的还不是实际内存，而是虚拟内存，准确的说是“内存区域”。进程对内存区域的分配最终多会归结到do_mmap（）函数上来（brk调用被单独以系统调用实现，不用do_mmap()），
内核使用do_mmap()函数创建一个新的线性地址区间。但是说该函数创建了一个新VMA并不非常准确，因为如果创建的地址区间和
一个已经存在的地址区间相邻，并且它们具有相同的访问权限的话，那么两个区间将合并为一个。如果不能合并，那么就确实需要创
建一个新的VMA了。但无论哪种情况， do_mmap()函数都会将一个地址区间加入到进程的地址空间中－－无论是扩展已存在的内存
区域还是创建一个新的区域。
同样释放一个内存区域使用函数do_ummap(),它会销毁对应的内存区域。
如何由虚变实
从上面已经看到进程所能直接操作的地址都为虚拟地址。当进程需要内存时，从内核获得的仅仅时虚拟的内存区域，而不是实际的物
理地址，进程并没有获得物理内存（物理页框——页的概念请大家参与硬件基础一章），获得的仅仅是对一个新的线性地址区间的使
用权。实际的物理内存只有当进程真的去访问新获取的虚拟地址时，才会由“请页机制”产生“缺页”异常，从而进入分配实际页框的例程。
该异常是虚拟内存机制赖以存在的基本保证——它会告诉内核去真正为进程分配物理页，并建立对应的页表，这之后虚拟地址才实实
在在映射到了系统物理内存上。（当然如果页被换出到磁盘，也会产生缺页异常，不过这时不用再建立页表了）。
这种请页机制把页框的分配推迟到不能再推迟为止，并不急于把所有的事情都一次做完（这中思想由点想涉及模式中的代理模式（proxy））。之所以能这么做是利用了内存访问的“局部性原理”，请页带来的好处是节约了空闲内存，提高了系统吞吐。要想更清楚
的了解请页，可以看看《深入理解linux内核》一书。
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
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
实验报告 课程名称：操作系统 实验项目：windows进程管理 姓名： 专业：计算机科学与技术 班级： 学号：
计算机科学与技术学院 计算机系 2019 年 4 月 23 日
实验项目名称： windows进程管理 一、实验目的 1. 学习windows系统提供的线程创建、线程撤销、线程同步等系统调用； 2. 利用C++实现线程创建、线程撤销、线程同步程序； 3. 完成思考、设计与练习。 二、实验用设备仪器及材料 1. Windows 7或10， VS2010及以上版本。 三、实验内容 1 线程创建与撤销 写一个windows控制台程序（需要MFC），创建子线程，显示Hello, This is a Thread. 然后撤销该线程。 相关系统调用： 线程创建： CreateThread() 线程撤销： ExitThread() 线程终止： ExitThread(0) 线程挂起： Sleep() 关闭句柄： CloseHandle() 参考代码： ; } 运行结果如图所示。 完成以下设计题目： 1. 向线程对应的函数传递参数，如字符串“hello world！”，在线程中显示。 2. 如何创建3个线程A, B, C，并建立先后序执行关系A→B→C。
实验内容2 线程同步 完成父线程和子线程的同步。父线程创建子线程后进入阻塞状态，子线程运行完毕后再唤醒。 相关系统调用： 等待对象 WaitForSingleObject(), WaitForMultipleObjects(); 信号量对象 CreateSemaphore(), OpenSemaphore(), ReleaseSemaphore(); HANDLE WINAPI CreateSemaphore( _In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes _In_ LONG lInitialCount, _In_ LONG lMaximumCount, _In_opt_ LPCTSTR lpName ); 第一个参数：安全属性，如果为NULL则是默认安全属性 第二个参数：信号量的初始值，要>=0且<=第三个参数 第三个参数：信号量的最大值 第四个参数：信号量的名称 返回值：指向信号量的句柄，如果创建的信号量和已有的信号量重名，那么返回已经存在的信号量句柄参考代码： n"); rc=ReleaseSemaphore(hHandle1,1,NULL); err=GetLastError(); printf("Release Semaphore err=%d\n",err); if(rc==0) printf("Semaphore Release Fail.\n"); else printf("Semaphore Release Success. rc=%d\n",rc); } 编译运行，结果如图所示。
进程管理习题答案 一．选择题 1．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 答：C 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：B 3．P、V操作是。 A．两条低级进程通信原语 B．两组不同的机器指令 C．两条系统调用命令 D．两条高级进程通信原语 答：A 4．对进程的管理和控制使用。 A．指令 B．原语 C．信号量 D．信箱通信 答：B 5．进程的并发执行是指若干个进程。 A．同时执行 B．在执行的时间上是重叠的 C．在执行的时间上是不可重叠的 D．共享系统资源 答：B 6．若P、V操作的信号量S初值为2，当前值为－1，则表示有等待进程。A．0个 B．1个 C ．2个 D．3个 答：B 7．进程的三个基本状态在一定条件下可以相互转化，进程由就绪状态变为运行状态的条件是①；由运行状态变为阻塞状态的条件是②。 A．时间片用完 B．等待某事件发生 C．等待的某事件己发生 D．被进程调度程序选中 答，①D ②B 8．下列的进程状态变化中，变化是不可能发生的。 A．运行一就绪 B．运行一等待 C．等待一运行 D．等待一就绪 答：C 9．一个运行的进程用完了分配给它的时间片后，它的状态变为。 A．就绪 B．等待 C．运行 D．由用户自己确定
答：A 10．用P、V操作管理临界区时，信号量的初值应定义为。 A．一1 B．0 C．1 D．任意值 答：C 11．用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态变为． A．等待 B．就绪 C．运行 D．完成 答：B 12．进程间的同步是指进程间在逻辑上的相互关系。 A．联接 B．制约 C. 继续 D．调用 答：B 13．是一种只能进行P操作和V操作的特殊变量。 A．调度 B．进程 C．同步 D．信号量 答：D 14．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．进程是有生命期的 D．进程是指令的集合 答：D 15．下面的叙述中正确的是。 A．操作系统的一个重要概念是进程，因此不同进程所执行的代码也一定不同。B．为了避免发生进程死锁，各进程只能逐个申请资源。 C．操作系统用PCB管理进程，用户进程可以从此PCB中读出与本身运行状况有关的信息 D．进程同步是指某些进程之间在逻辑上的相互制约关系 答：D 16．进程控制就是对系统中的进程实施有效的管理，通过使用、进程撤销、进程阻塞、进程唤醒等进程控制原语实现。 A．进程运行 B．进程管理 C．进程创建 D．进程同步 答：C 17．操作系统通过对进程进行管理。 A．JCB B．PCB C．DCT D．CHCT 答：B 18．用P、V操作可以解决互斥问题。 A．一切 B．某些 C．正确 D．错误 答：A 19．通常，用户进程被建立后，。 A．便一直存在于系统中，直到被操作人员撤消
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;
操作系统安全课程设计报告Windows下的进程管理和监控器
目录 操作系统安全课程设计报告 0 一、概述 (2) 1．设计主要完成的任务 (2) 2．解决的主要问题 (2) 二、设计的基本概念和原理 (2) 1.概念 (2) 2.原理 (2) 三、总体设计 (3) 1.功能模块 (3) 2.流程图 (3) 四、详细设计 (4) 主要功能的代码实现： (4) 五、完成的情况以及使用说明 (22) 六、总结 (33) 七、参考文献 (34)
一、概述 1．设计主要完成的任务 设计一个Windows或Linux下的进程管理与监控程序，要求该程序完成以下功能： （1）可获取当前正在运行的所有进程，包括进程PID、进程名称、CPU使用情况、当前用户名、内存占用量等； （2）能进一步获取各进程的所有线程情况； （3）能通过命令终止某个进程的执行，终止时能将其子孙进程全部终止； （4）要求界面友好。 2．解决的主要问题 我们的电脑需要我们去了解它的运行状况，掌握和管理它的进程，并对其异常情况给予操作和控制，任务管理器就像是我们了解和控制自己电脑运作的一个窗口，通过这个窗口我们可以了解到电脑所有进程运行状况，并对运行的进程加于管理和控制。本管理器设计比较简洁，操作灵活，使用简单，可以为我们管理和控制计算机的进程提供了一个简便的方法，是我们控制本计算机进程和了解计算机进程情况的良好助手。 二、设计的基本概念和原理 1.概念 在本实验中，启动进程管理器后，可以通过”获取进程”功能来获得本计算机启动的进程，以及与该进程相关的信息，其中包括的信息有：进程映像名称，进程开启的线程数，进程的PID以及进程的优先数，我们可以通过这些信息来了解计算机中每个进程的使用状况。同时我们可以在进程管理器上选中一个要终止的的进程，点击“终止进程”功能按钮，该进程被终止执行并退出进程列表，其中还包括了自动刷新的功能，此按钮实现的功能正如我们电脑任务管理器的“进程”功能，当电脑执行程序不能通过关闭窗口进行正常的关闭时，可以借助此办法来关闭进程。我们还可以通过这个进程管理器来启动新的进程，当我们要在进程管理器里启动新的进程时，只要点击“启动新进程”按键，则会弹出“打开进程”对话框，我们可以通过对话框里的“浏览”窗口选择要打开的新进程，这是任务管理器里没有实现的功能，通过这个功能我们在管理计算机时变得更加灵活方便，也使进程管理的功能更加完善。在退出此进程管理器时候，只要选择“退出”功能按钮则可关闭进程管理器，快速退出管理器的界面。 2.原理
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)；
实验二 Windows任务管理器的进程管理 一实验目的 1）在Windows 任务管理器中对程序进程进行响应的管理操作； 2）熟悉操作系统进程管理的概念； 3）学习观察操作系统运行的动态性能。 二实验环境 需要准备一台运行Windows XP操作系统的计算机。 三背景知识 Windows 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。 四实验内容与步骤 启动并进入Windows环境，单击Ctrl + Alt + Del键，或者右键单击任务栏，在快捷菜单中单击“任务管理器”命令，打开“任务管理器”窗口。 当前机器中由你打开，正在运行的应用程序有： 1) 实验二Windows 任务管理器的进程管理 2) 管理工具 3) 可移动磁盘(I:) 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) 映像名称 2) 用户名 3) CPU 4）内存使用 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33 个进程。请试着区分一下，其中：系统(SYSTEM) 进程有19 个，填入表2-1中。 表2-1 实验记录
映像名称用户名作用内存使用 Svchost.exe SYSYEM Windows服务主进程 4416K Service.exe SYSYEM 服务和控制应用程序 3272K Sqlserver.exe SYSYEM SQL 基础服务9580K LMS.exe SYSYEM Local Manageability service 2912K MDM.exe SYSYEM 进行应用软件进行排错 3424K Inetinfo.exe SYSYEM 支持微软Windows IIS网络 服务的排错 9780K Spoolsv.exe SYSYEM 管理所有本地和网络打印 队列及控制所有打印工作 5612K ati2evxx.exe SYSYEM 管理ATI Hotkey特性 4024K Svchost.exe SYSYEM Windows 服务主进程 24912K Svchost.exe SYSYEM Windows 服务主进程 5084K Service.exe SYSYEM 服务和控制应用程序 3476K Lsass.exe SYSYEM Local Security Authority Process 1736K Services.exe SYSYEM 服务和控制应用程序 5904K Winlogon.exe SYSYEM Windows 登陆应用程序1820K Csrss.exe SYSYEM Client Server Runtime Process 9492K Lsm.exe SYSYEM 本地会话管理器服务1156K Smss.exe SYSYEM Windows会话管理器408K System SYSYEM NT Kernel&System 2196K System Idle Process SYSYEM 处理空闲时间百分比 16K 服务(SERVICE) 进程有_ 4___个，填入表2-2中。 表2-2 实验记录 映像名称用户名作用内存使用 Svchost.exe LOCAL SERVICE Windows 服务主进程 4212K alg.exe LOCAL SERVICE 处理微软Windows网络连 接共享和网络连接防火墙 3808K Svchost.exe NETWOR KSERVICE Windows 服务主进程 3848K Svchost.exe NETWOR KSERVICE Windows 服务主进程 4660K 用户进程有__9____个，填入表2-3中。
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。
3.1 Windows“任务管理器”的进程管理 (实验估计时间：60分钟) 背景知识 实验目的 工具/准备工作 实验内容与步骤 背景知识 Windows 2000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 Professional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，在快捷菜单中单击“任务管理器”命令，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： Window 2000 5.00.2195 Service Pack 4 当前机器中由你打开，正在运行的应用程序有： Windows“任务管理器”的窗口由3个选项卡组成，分别是： 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____个进程。请试着区分一下，其中： 系统 (SYSTEM) 进程有_____个，填入表3-1中。 表3-1 实验记录 映像名称用户名CPU内存使用
Windows XP 系统进程管理机制 进程可利用系统调用功能来创建新的进程，创建者称为父进程，而被创建的新进程称为子进程。子进程从父进程继承一些属性，又与父进程有区别，形成自己独立的属性。按子进程是否覆盖父进程和是否加载新程序，子进程的创建可分为fork，spawn和exec三种类型。 进程的退出是通过相应的系统调用进行的。进程退出过程中，操作系统删除系统维护的相关数据结构并回收进程占用的系统资源。 Windows 2000/XP进程是作为对象来管理的，可通过相应句柄（handle）来引用进程对象，OS提供一组控制进程对象的服务。Win32环境子系统是整个系统的主子系统，放置一些基本的进程管理功能，其他子系统利用Win32子系统的功能来实现自身的功能。 Windows 2000/XP中的每个Win32进程都由一个执行体进程块（EPPROCESS）表示，
执行体进程块描述进程的基本信息，并指向其他与进程控制相关的数据结构。 Win32子系统的进程控制系统调用：——CreatProcess创建新进程及其主进程，并可指定从父进程继承的属性。——ExitProcess和TerminateProcess都可用于进程退出，终止一个进程和它的所有线程，区别在于ExitProcess终止操作完整，TerminateProcess终止操作不完整，通常只用于异常情况下对进程的终止。 2. Windows XP中进程调度机制 2.1 Windows 2000/XP的线程调度特征Windows 2000/XP的处理器调度的调度单位是线程而不是进程。线程调度机制是基于优先级的抢先式多处理器调度，依据优先级和分配时间片来调度。 调度系统总是运行优先级最高的就绪线程。 在同一优先级的各线程按时间片轮转算法进行调度。 如果一个高优先级的线程进入就绪状态，当前运行的线程可能在用完它的时间片之
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
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）
实验一Windows进程管理和进程编程 实验内容1.1 Windows 任务管理器的进程管理 1、背景知识简介 Windows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 任务管理器中 ?“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?“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 ?“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 2、实验目的和要求 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 3、实验环境 需要准备一台运行Windows XP Professional操作系统的计算机 4、实验内容与步骤 1.启动任务管理器。按Alt+Ctrl+Delete，或右键单击任务栏，选择任务管理器。
在Windows XP的任务管理器中，“进程”选项卡增加了一个“用户名”栏目，其中区分了SYSTEM、NETWORK SERVICE、LOCAL SERVICE和用户的不同进程类别。 2.使用任务管理器终止进程。选择进程名，点击右下角的“结束进程”。终止进程时要小 心，有可能导致不希望发生的结果，包括数据丢失和系统不稳定等。点击进程，右键选择“终止进程树”，会结束该进程以及它直接或间接创建的所有子进程。
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