实验二(1)进程同步

一、实验目的1. 理解进程的基本概念，掌握进程的结构和生命周期。

2. 掌握进程的创建、终止、同步和通信的方法。

3. 熟悉进程调度算法和进程同步机制。

4. 通过实验加深对操作系统进程管理的理解。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 实验工具：gcc、make、xterm三、实验内容1. 进程的创建与终止（1）使用fork()系统调用创建进程编写一个C程序，通过fork()系统调用创建一个子进程。

父进程和子进程分别执行不同的任务，并输出各自的信息。

```c#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main() {pid_t pid;pid = fork();if (pid == -1) {printf("Fork failed!\n");return 1;printf("This is child process, PID: %d\n", getpid()); // 子进程执行的任务} else {printf("This is parent process, PID: %d\n", getpid()); // 父进程执行的任务}return 0;}```（2）使用exec()系统调用替换子进程内容在父进程中，使用exec()系统调用替换子进程的内容，执行新的程序。

```c#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <unistd.h>int main() {pid_t pid;pid = fork();if (pid == -1) {printf("Fork failed!\n");return 1;execlp("ls", "ls", "-l", (char )NULL);printf("Exec failed!\n");return 1;} else {wait(NULL);}return 0;}```2. 进程同步与通信（1）使用管道实现进程通信编写一个C程序，使用管道实现父进程和子进程之间的通信。

操作系统实验实验报告一、实验目的操作系统是计算机系统中最为关键的核心软件，它管理着计算机的硬件资源和软件资源，为用户提供了一个方便、高效、稳定的工作环境。

本次操作系统实验的目的在于通过实际操作和实践，深入理解操作系统的基本原理和核心概念，掌握操作系统的基本功能和操作方法，提高对操作系统的认识和应用能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10 专业版，开发工具为Visual Studio 2019，编程语言为 C 和 C+＋。

实验硬件环境为一台配备Intel Core i7 处理器、16GB 内存、512GB SSD 硬盘的个人计算机。

三、实验内容（一）进程管理实验1、进程创建与终止通过编程实现创建新的进程，并在完成任务后终止进程。

在实验中，我们使用了 Windows API 函数 CreateProcess 和 TerminateProcess 来完成进程的创建和终止操作。

通过观察进程的创建和终止过程，深入理解了进程的生命周期和状态转换。

2、进程同步与互斥为了实现进程之间的同步与互斥，我们使用了信号量、互斥量等同步对象。

通过编写多线程程序，模拟了多个进程对共享资源的访问，实现了对共享资源的互斥访问和同步操作。

在实验中，我们深刻体会到了进程同步与互斥的重要性，以及不正确的同步操作可能导致的死锁等问题。

（二）内存管理实验1、内存分配与释放使用 Windows API 函数 VirtualAlloc 和 VirtualFree 进行内存的分配和释放操作。

通过实验，了解了内存分配的不同方式（如堆分配、栈分配等）以及内存释放的时机和方法，掌握了内存管理的基本原理和操作技巧。

2、内存分页与分段通过编程模拟内存的分页和分段管理机制，了解了内存分页和分段的基本原理和实现方法。

在实验中，我们实现了简单的内存分页和分段算法，对内存的地址转换和页面置换等过程有了更深入的理解。

（三）文件系统实验1、文件操作使用 Windows API 函数 CreateFile、ReadFile、WriteFile 等进行文件的创建、读取和写入操作。

操作系统实验二实验报告一、实验目的本次操作系统实验二的主要目的是深入理解和掌握进程管理的相关概念和技术，包括进程的创建、执行、同步和通信。

通过实际编程和实验操作，提高对操作系统原理的认识，培养解决实际问题的能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程环境为 Visual Studio 2019。

三、实验内容及步骤（一）进程创建实验1、首先，创建一个新的 C+＋项目。

2、在项目中，使用 Windows API 函数`CreateProcess`来创建一个新的进程。

3、为新进程指定可执行文件的路径、命令行参数、进程属性等。

4、编写代码来等待新进程的结束，并获取其退出代码。

（二）进程同步实验1、设计一个生产者消费者问题的模型。

2、使用信号量来实现生产者和消费者进程之间的同步。

3、生产者进程不断生成数据并放入共享缓冲区，当缓冲区已满时等待。

4、消费者进程从共享缓冲区中取出数据进行处理，当缓冲区为空时等待。

（三）进程通信实验1、选择使用管道来实现进程之间的通信。

2、创建一个匿名管道，父进程和子进程分别读写管道的两端。

3、父进程向管道写入数据，子进程从管道读取数据并进行处理。

四、实验结果及分析（一）进程创建实验结果成功创建了新的进程，并能够获取到其退出代码。

通过观察进程的创建和执行过程，加深了对进程概念的理解。

（二）进程同步实验结果通过使用信号量，生产者和消费者进程能够正确地进行同步，避免了缓冲区的溢出和数据的丢失。

分析结果表明，信号量机制有效地解决了进程之间的资源竞争和协调问题。

（三）进程通信实验结果通过管道实现了父进程和子进程之间的数据通信。

数据能够准确地在进程之间传递，验证了管道通信的有效性。

五、遇到的问题及解决方法（一）在进程创建实验中，遇到了参数设置不正确导致进程创建失败的问题。

通过仔细查阅文档和调试，最终正确设置了参数，成功创建了进程。

（二）在进程同步实验中，出现了信号量使用不当导致死锁的情况。

一、实验目的1. 理解进程同步的概念和原理；2. 掌握进程同步的基本方法和机制；3. 学会使用信号量实现进程同步；4. 通过实验验证进程同步机制的有效性。

二、实验原理1. 进程同步：在多道程序设计中，进程的执行是并发的，但某些情况下需要保证多个进程按照一定的顺序执行，以避免出现数据不一致、死锁等问题。

进程同步是指通过某种机制，协调多个进程的执行顺序，保证它们能够正确、有效地共享资源。

2. 信号量：信号量是一种特殊的变量，用于实现进程同步。

信号量具有两个原子操作：P操作（wait）和V操作（signal）。

P操作用于申请资源，V操作用于释放资源。

3. 互斥锁：互斥锁是一种常见的进程同步机制，用于保证临界资源的互斥访问。

当一个进程进入临界区时，它会尝试获取互斥锁，如果锁已被其他进程获取，则该进程进入等待状态；当进程退出临界区时，它会释放互斥锁。

三、实验内容1. 实验环境：Linux操作系统，C语言编程环境。

2. 实验工具：gcc编译器、gdb调试器。

3. 实验步骤：（1）创建一个互斥锁，用于保护临界资源。

（2）编写两个进程，分别模拟对临界资源的访问。

（3）在进程访问临界资源前，使用P操作尝试获取互斥锁。

（4）在进程访问临界资源后，使用V操作释放互斥锁。

（5）编译并运行程序，观察进程执行情况。

四、实验结果与分析1. 实验结果：（1）在互斥锁的保护下，两个进程能够按照预期顺序访问临界资源。

（2）当其中一个进程正在访问临界资源时，另一个进程会进入等待状态。

（3）当进程访问临界资源完成后，它会释放互斥锁，允许其他进程访问。

2. 实验分析：（1）互斥锁能够有效地保护临界资源，避免数据不一致问题。

（2）信号量P操作和V操作保证了进程的同步，避免了死锁现象。

（3）通过实验验证了进程同步机制的有效性。

五、实验总结本次实验通过使用信号量和互斥锁，实现了进程同步。

实验结果表明，信号量和互斥锁能够有效地保证进程按照预期顺序执行，避免数据不一致和死锁等问题。

操作系统实验报告九一、实验目的本次操作系统实验的目的是深入了解和掌握操作系统中的进程管理、内存管理、文件系统等核心概念和技术，并通过实际的实验操作，提高对操作系统原理的理解和应用能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，开发工具为 Visual Studio 2019，编程语言为 C+＋。

三、实验内容及步骤（一）进程管理实验1、创建进程使用 Windows API 函数 CreateProcess 来创建一个新的进程。

观察新进程的创建过程和相关的系统资源分配。

2、进程同步与互斥使用互斥量（Mutex）和信号量（Semaphore）来实现进程之间的同步和互斥操作。

编写多个进程，模拟对共享资源的并发访问，并通过同步机制来保证数据的一致性和正确性。

（二）内存管理实验1、内存分配与释放使用 Windows API 函数 VirtualAlloc 和 VirtualFree 来进行内存的动态分配和释放。

观察内存分配和释放过程中的内存状态变化。

2、内存页面置换算法实现简单的内存页面置换算法，如先进先出（FIFO）算法和最近最少使用（LRU）算法。

通过模拟内存访问过程，比较不同算法的性能和效率。

（三）文件系统实验1、文件操作使用 Windows API 函数 CreateFile、ReadFile、WriteFile 等来进行文件的创建、读取和写入操作。

观察文件操作过程中的系统调用和文件系统的响应。

2、文件目录管理实现对文件目录的创建、删除、遍历等操作。

了解文件目录结构和文件系统的组织方式。

四、实验结果与分析（一）进程管理实验结果1、创建进程成功创建新的进程，并观察到新进程在任务管理器中的出现和相关的资源占用情况。

2、进程同步与互斥通过互斥量和信号量的使用，有效地实现了进程之间的同步和互斥操作，避免了对共享资源的并发访问冲突，保证了数据的正确性。

（二）内存管理实验结果1、内存分配与释放能够成功地进行内存的动态分配和释放，观察到内存地址的变化和内存使用情况的更新。

一、实验目的1. 理解进程的概念，明确进程与程序的区别。

2. 掌握进程的创建、调度、同步、互斥和通信等基本操作。

3. 熟悉Linux操作系统下进程管理的常用命令和工具。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C3. 开发工具：gcc三、实验内容1. 进程的创建与调度（1）使用fork()函数创建子进程```c#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main() {pid_t pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork failed");return 1;} else if (pid == 0) {// 子进程printf("This is child process.\n");return 0;} else {// 父进程printf("This is parent process.\n"); return 0;}}```（2）使用exec()函数替换子进程内容```c#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main() {pid_t pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork failed");return 1;} else if (pid == 0) {// 子进程execlp("ls", "ls", "-l", (char )NULL); perror("execlp failed");return 1;} else {// 父进程printf("This is parent process.\n");return 0;}}```2. 进程同步与互斥（1）使用信号量实现进程同步```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>int shared_resource = 0;void producer(void arg) {for (int i = 0; i < 5; i++) {pthread_mutex_lock(&mutex);shared_resource++;printf("Producer: %d\n", shared_resource); pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(1);}return NULL;}void consumer(void arg) {for (int i = 0; i < 5; i++) {pthread_mutex_lock(&mutex);shared_resource--;printf("Consumer: %d\n", shared_resource); pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(1);}return NULL;}int main() {pthread_mutex_t mutex;pthread_t prod, cons;pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_create(&prod, NULL, producer, NULL); pthread_create(&cons, NULL, consumer, NULL); pthread_join(prod, NULL);pthread_join(cons, NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;}```（2）使用互斥锁实现进程互斥#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>int shared_resource = 0;pthread_mutex_t lock;void producer(void arg) {for (int i = 0; i < 5; i++) {pthread_mutex_lock(&lock);shared_resource++;printf("Producer: %d\n", shared_resource); pthread_mutex_unlock(&lock);sleep(1);}return NULL;}void consumer(void arg) {for (int i = 0; i < 5; i++) {pthread_mutex_lock(&lock);shared_resource--;printf("Consumer: %d\n", shared_resource); pthread_mutex_unlock(&lock);sleep(1);return NULL;}int main() {pthread_t prod, cons;pthread_mutex_init(&lock, NULL);pthread_create(&prod, NULL, producer, NULL); pthread_create(&cons, NULL, consumer, NULL); pthread_join(prod, NULL);pthread_join(cons, NULL);pthread_mutex_destroy(&lock);return 0;}```3. 进程通信（1）使用管道实现进程通信```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>int main() {int pipefd[2];pid_t cpid;if (pipe(pipefd) == -1) {perror("pipe");exit(EXIT_FAILURE);}cpid = fork();if (cpid == -1) {perror("fork");exit(EXIT_FAILURE);}if (cpid == 0) { // 子进程close(pipefd[1]); // 关闭写端dup2(pipefd[0], STDIN_FILENO); // 将读端复制到标准输入 char args[] = {"./consumer", NULL};execvp(args[0], args);perror("execvp");exit(EXIT_FAILURE);} else { // 父进程close(pipefd[0]); // 关闭读端char buffer[1024];write(pipefd[1], "Hello, consumer!\n", 18);read(pipefd[0], buffer, 1024);printf("Parent: %s", buffer);close(pipefd[1]);wait(NULL);}return 0;}```（2）使用共享内存实现进程通信```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#define SHM_SIZE 1024int main() {key_t key = 1234;int shmid;char shm, s;shmid = shmget(key, SHM_SIZE, 0644 | IPC_CREAT); if (shmid == -1) {perror("shmget");exit(EXIT_FAILURE);}shm = shmat(shmid, (void )0, 0);if (shm == (char )(-1)) {perror("shmat");exit(EXIT_FAILURE);}s = shm;while (s != '\0') {putchar(s);s++;}putchar('\n');shmdt(shm);shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);return 0;}```四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了Linux操作系统下进程管理的基本操作，包括进程的创建、调度、同步、互斥和通信等。

第1篇一、实验背景进程管理是操作系统中的一个重要组成部分，它负责管理计算机系统中所有进程的创建、调度、同步、通信和终止等操作。

为了加深对进程管理的理解，我们进行了一系列实验，以下是对实验的分析和总结。

二、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。

三、实验内容1. 使用系统调用fork()创建两个子进程，父进程和子进程分别显示不同的字符。

2. 修改程序，使每个进程循环显示一句话。

3. 使用signal()捕捉键盘中断信号，并通过kill()向子进程发送信号，实现进程的终止。

4. 分析利用软中断通信实现进程同步的机理。

四、实验结果与分析1. 实验一：父进程和子进程分别显示不同的字符在实验一中，我们使用fork()创建了一个父进程和两个子进程。

在父进程中，我们打印了字符'a'，而在两个子进程中，我们分别打印了字符'b'和字符'c'。

实验结果显示，父进程和子进程的打印顺序是不确定的，这是因为进程的并发执行。

2. 实验二：每个进程循环显示一句话在实验二中，我们修改了程序，使每个进程循环显示一句话。

实验结果显示，父进程和子进程的打印顺序仍然是随机的。

这是因为并发执行的进程可能会同时占用CPU，导致打印顺序的不确定性。

3. 实验三：使用signal()捕捉键盘中断信号，并通过kill()向子进程发送信号在实验三中，我们使用signal()捕捉键盘中断信号（按c键），然后通过kill()向两个子进程发送信号，实现进程的终止。

实验结果显示，当按下c键时，两个子进程被终止，而父进程继续执行。

这表明signal()和kill()在进程控制方面具有重要作用。

4. 实验四：分析利用软中断通信实现进程同步的机理在实验四中，我们分析了利用软中断通信实现进程同步的机理。

一、实验目的1. 理解进程的基本概念和进程状态转换过程。

2. 掌握进程创建、进程同步和进程通信的方法。

3. 了解进程调度算法的基本原理和实现方法。

4. 通过实验加深对进程管理的理解，提高操作系统实践能力。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 开发工具：GCC三、实验内容1. 进程创建与状态转换（1）使用fork()函数创建一个子进程，并观察父进程和子进程的进程ID。

（2）使用exec()函数替换子进程的映像，实现进程的创建。

（3）观察进程状态转换过程，如创建、运行、阻塞、就绪、终止等。

2. 进程同步（1）使用互斥锁（mutex）实现进程的互斥访问共享资源。

（2）使用信号量（semaphore）实现进程的同步，如生产者-消费者问题。

（3）观察进程同步的效果，确保进程安全执行。

3. 进程通信（1）使用管道（pipe）实现进程间的单向通信。

（2）使用消息队列（message queue）实现进程间的双向通信。

（3）使用共享内存（shared memory）实现进程间的快速通信。

（4）观察进程通信的效果，确保数据正确传递。

（1）实现基于优先级的进程调度算法，如先来先服务（FCFS）和最高优先级优先（HPF）。

（2）实现基于时间片的轮转调度算法（RR）。

（3）观察进程调度算法的效果，分析不同算法的优缺点。

四、实验步骤1. 编写程序实现进程创建与状态转换，使用fork()和exec()函数。

2. 编写程序实现进程同步，使用互斥锁和信号量。

3. 编写程序实现进程通信，使用管道、消息队列和共享内存。

4. 编写程序实现进程调度，使用优先级调度和时间片轮转调度。

5. 编译并运行程序，观察实验结果，分析实验现象。

五、实验结果与分析1. 进程创建与状态转换通过实验，我们成功创建了父进程和子进程，并观察到进程ID的变化。

在进程创建过程中，父进程的进程ID与子进程的进程ID不同，说明子进程是独立于父进程的实体。

进程同步实验总结范文实验三：进程同步实验一、实验任务：（1）掌握操作系统的进程同步原理；（2）熟悉linu某的进程同步原语；（3）设计程序，实现经典进程同步问题。

二、实验原理：（1）P、V操作PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1；②如果S30，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。

V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1；②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。

（2）信号量信号量（emaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。

信号量的值与相应资源的使用情况有关。

当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。

注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。

一般来说，信号量S30时，S表示可用资源的数量。

执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。

而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S￡0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。

（3）linu某的进程同步原语①wait()；阻塞父进程，子进程执行；②#include<y/type.h>#include<y/ipc.h>key_tftok(char某pathname,charproj)；它返回与路径pathname相对应的一个键值。

③intemget(key_tkey,intnem,intemflg)参数key是一个键值，由ftok获得，唯一标识一个信号灯集，用法与mgget()中的key相同；参数nem指定打开或者新创建的信号灯集中将包含信号灯的数目；emflg参数是一些标志位。

0711操作系统进程调度和进程同步实验要求实验内容：用线程模拟进程，实现进程调度和进程同步。

在任意操作系统中，用c、c++或者java 编写程序。

并且完成相应的实验报告。

实验要求：实验一：进程调度⑴ 主线程，创建子线程，保存子线程的虚拟PCB（参见恐龙书P74）、要求运行多少时间（可随机产生）、已经等待多少时间（初始化为0），优先级（可随机产生）等信息，并负责子线程的调度。

调度的基本时间单位为1 S。

⑵ 创建20个线程（可以只用一个线程函数，传递不同的参数即上述数据结构）分别实现FCFS调度、SJF调度、RR调度、优先级调度和多级队列调度，并且计算每个调度的平均等待时间。

其中，多级队列调度要求设计4个调度队列，每个队列5个线程，队列内部分别采用FCFS、SJF、RR和优先级调度。

时间片的长度可以随机生成为n S。

⑶ 对于每个子线程，在其运行期间，输出其占用的时间标号（例如，第3个线程占用了第10秒的CPU时间，输出为：“Thread 3： 10”，格式可自行设计）。

实验二：进程同步⑴ 模拟哲学家就餐问题：设置5个子线程模拟5个哲学家，设置5个互斥区为筷子。

⑵ 输出问题解决方法：在每个哲学家线程中输出其获得的筷子标号与时间（可以读取系统时间，或者自行设置时间标准），例如：哲学家2在第n秒获得筷子1，在第m秒获得筷子2。

实验报告要求：写明实验目的、实验设计步骤、实验结果、总结。

附录：windows线程基本操作以windows线程函数为例介绍线程基本操作,以下函数都必须包含windows.h头文。

如果想更深入地了解线程，请参见《c++编程艺术》等相关书籍。

线程创建函数：HANDLE CreateThread (LPSECURITY_ATTRIBUTES secAttr,SIZE_T stackSize,LPTHREAD_START_ROUTINE threadFunc,LPVOID param,DWORD flags,LPDWORD threadID);在此，secAttr是一个用来描述线程的安全属性的指针。

操作系统实验报告哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院进程的同步一．实验概述1.实验名称：进程的同步2.实验目的：1）使用EOS 的信号量，编程解决生产者—消费者问题，理解进程同步的意义；2）调试跟踪EOS 信号量的工作过程，理解进程同步的原理；3）修改EOS 的信号量算法，使之支持等待超时唤醒功能（有限等待），加深理解进程同步的原理。

3.实验类型：验证+设计4.实验内容：1）准备实验2）使用EOS 的信号量解决生产者－消费者问题3）调试EOS 信号量的工作过程4）修改EOS 的信号量算法二．实验环境操作系统：windows XP编译器：Tevalaton OS Lab语言：C三．实验过程1.设计思路和流程图2.实验过程1）准备实验，启动OS Lab，新建一个EOS Kernel项目和EOS应用程序，将EOS Kernel 项目中生成的SDK文件覆盖到ROS应用程序项目文件夹中的SDK文件夹；2）使用pc.c文件中的源代码，替换之前创建的EOS应用程序项目中EOSApp.c文件中的代码，并生成项目，启动调试，忽略调试的异常，立即激活虚拟机窗口中查看生产者－消费者同步执行的过程，结束此次调试；3）信号量结构体（SEMAPHORE）中的各个成员变量是由API 函数CreateSemaphore 的对应参数初始化的。

创建信号量，启动调试EOS应用程序，在OS Lab弹出的调试异常对话框中选择“是”，进入异常调试，在main函数中创建Empty信号量的代码行添加断点；EmptySemaphoreHandle = CreateSemaphore(BUFFER_SIZE, BUFFER_SIZE, NULL);4）启动调试，逐语句调试进入CreateSemaphore 函数。

可以看到此API 函数只是调用了EOS内核中的PsCreateSemaphoreObject 函数来创建信号量对象，继续逐语句调试试进入semaphore.c 文件中的PsCreateSemaphoreObject 函数。

实验1 进程控制一、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．进一步理解并发的概念，明确并发与并行的异同；3．分析进程竞争资源现象，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。

二、实验内容1．进程的创建：编写一段源程序，使用系统调用fork()创建一个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和一个子进程活动。

让每一个进程在屏幕上显示一个字符串：父进程显示字符“I am the parent”并显示其进程id和子进程的id；子进程显示字符串“I am the child”，并显示其进程id。

2．进程的控制，进程并发如图所示。

设有七个进程,其执行次序如图所示。

在Linux下使用C语言利用系统调用命令fork()、execl()、exit()、wait()描述，调用execl()函数的时候，模拟调用/bin/echo下的echo命令，向控制台输出一句可鉴别是哪个进程的字符串即可。

三、实验代码四、遇到问题及解决办法参考代码：实验2 进程同步与死锁一、实验目的1．理解进程同步的原理和机制；2．通过读者----写者问题的设计与实现进一步掌握进程同步在实际中的应用；3．理解死锁的产生原因，掌握预防和避免死锁的方法，以及死锁的检测方法；4．通过车辆行驶死锁问题的设计与实现掌握解决死锁的方法。

二、实验内容1．编写读者----写者问题的程序，要求如下：(1)在Linux下用C编程，利用信号量操作实现进程同步；(2)读写请求随机产生(比如敲击键盘上的r和w)，并动态显示当前的状态(读的时候有多少读者，有多少个写者在等待；写的时候是谁在写，还有多少写者和读者在等待)，每个读者和写者用的时间可以预先设定。

本例中，有一个初始化的数组，读者和写者均是对此数组进行操作。

写者是随机对数组中的数字进行修改，修改的值也是随机的，这样更直观、更有助于理解。

2．车辆行驶死锁问题,在Linux下用C语言完成下面模型：设有一个Ｔ型路口，其中A、B、C、D处各可容纳一辆车，车行方向如图所示，试找出死锁并用有序分配法消除之。

《操作系统》课程实验报告一、实验目的本次《操作系统》课程实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解操作系统的工作原理、进程管理、内存管理、文件系统等核心概念，并掌握相关的操作技能和分析方法。

二、实验环境1、操作系统：Windows 10 专业版2、开发工具：Visual Studio Code3、编程语言：C/C+＋三、实验内容（一）进程管理实验1、进程创建与终止通过编程实现创建新进程，并观察进程的创建过程和资源分配情况。

同时，实现进程的正常终止和异常终止，并分析其对系统的影响。

2、进程同步与互斥使用信号量、互斥锁等机制实现进程之间的同步与互斥。

通过模拟多个进程对共享资源的访问，观察并解决可能出现的竞争条件和死锁问题。

（二）内存管理实验1、内存分配与回收实现不同的内存分配算法，如首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。

观察在不同的内存请求序列下，内存的分配和回收情况，并分析算法的性能和优缺点。

2、虚拟内存管理研究虚拟内存的工作原理，通过设置页面大小、页表结构等参数，观察页面的换入换出过程，以及对系统性能的影响。

（三）文件系统实验1、文件操作实现文件的创建、打开、读取、写入、关闭等基本操作。

观察文件在磁盘上的存储方式和文件系统的目录结构。

2、文件系统性能优化研究文件系统的缓存机制、磁盘调度算法等，通过对大量文件的读写操作，评估不同优化策略对文件系统性能的提升效果。

四、实验步骤（一）进程管理实验步骤1、进程创建与终止（1）使用 C/C+＋语言编写程序，调用系统函数创建新进程。

（2）在子进程中执行特定的任务，父进程等待子进程结束，并获取子进程的返回值。

（3）通过设置异常情况，模拟子进程的异常终止，观察父进程的处理方式。

2、进程同步与互斥（1）定义共享资源和相关的信号量或互斥锁。

（2）创建多个进程，模拟对共享资源的并发访问。

（3）在访问共享资源的关键代码段使用同步机制，确保进程之间的正确协作。

（4）观察并分析在不同的并发情况下，系统的运行结果和资源竞争情况。

操作系统实验报告——进程同步与互斥一、实验内容本实验主要内容是通过编写程序来实现进程的同步与互斥。

具体来说，是通过使用信号量来实现不同进程之间的同步和互斥。

我们将编写两个进程，一个进程负责打印奇数，另一个进程负责打印偶数，两个进程交替打印，要求打印的数字从1开始，直到100结束。

二、实验原理进程的同步是指多个进程之间按照一定的顺序执行，进程之间互相等待的关系。

而进程的互斥是指多个进程竞争同一个资源，需要通过其中一种方式来避免同时访问共享资源，以免造成数据错乱。

在本实验中，我们使用信号量来实现进程的同步与互斥。

信号量是一个计数器，用于表示一些共享资源的可用数量。

进程在访问共享资源时，需要先对信号量进行操作，当信号量大于0时，表示资源可用，进程可以访问；当信号量等于0时，表示资源不可用，进程需要等待。

进程同步的实现可以通过信号量的P操作与V操作来完成。

P操作用于申请资源，当资源可用时，将计数器减一，并进入临界区；V操作用于释放资源，当资源使用完毕时，将计数器加一，使等待资源的进程能够申请。

进程互斥的实现可以通过信号量的P操作与V操作结合临界区来完成。

当多个进程需要访问共享资源时，需要先进行P操作，进入临界区，访问完毕后进行V操作，离开临界区。

三、实验步骤1.首先，我们需要创建两个进程，一个进程负责打印奇数，另一个进程负责打印偶数。

2. 然后，我们创建一个共享变量count，用来记录打印的数字。

3. 接着，我们创建两个信号量odd和even，用来控制进程的同步与互斥。

odd信号量初始值为1，表示打印奇数的进程可以访问；even信号量初始值为0，表示打印偶数的进程需要等待。

4.编写奇数打印进程的代码，首先进行P操作，判断奇数信号量是否大于0，如果大于0，表示可以打印奇数。

5. 如果可以打印奇数，将count加一，并输出当前的奇数，然后进行V操作，释放偶数打印进程的等待。

6.同样的，编写偶数打印进程的代码，首先进行P操作，判断偶数信号量是否大于0，如果大于0，表示可以打印偶数。

进程管理实验报告进程管理实验报告引言：进程管理是操作系统中的重要概念，它负责调度和控制计算机系统中的各个进程，确保它们能够有序地执行。

本实验旨在通过实际操作和观察，深入了解进程管理的原理和方法，并通过实验结果分析其影响因素和优化策略。

实验一：进程创建与终止在本实验中，我们首先进行了进程的创建和终止实验。

通过编写简单的程序，我们能够观察到进程的创建和终止过程，并了解到进程控制块（PCB）在其中的作用。

实验结果显示，当一个进程被创建时，操作系统会为其分配一个唯一的进程ID，并为其分配必要的资源，如内存空间、文件描述符等。

同时，操作系统还会为该进程创建一个PCB，用于存储该进程的相关信息，如进程状态、程序计数器等。

当我们手动终止一个进程时，操作系统会释放该进程所占用的资源，并将其PCB从系统中删除。

这样，其他进程便可以继续使用这些资源，提高系统的效率和资源利用率。

实验二：进程调度算法进程调度算法是决定进程执行顺序的重要因素。

在本实验中，我们通过模拟不同的进程调度算法，比较它们在不同场景下的表现和效果。

我们选择了三种常见的进程调度算法：先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）和轮转调度（RR）。

通过设置不同的进程执行时间和优先级，我们观察到不同调度算法对系统吞吐量和响应时间的影响。

实验结果显示，FCFS算法适用于执行时间较短的进程，能够保证公平性，但在执行时间较长的进程出现时，会导致等待时间过长，影响系统的响应速度。

SJF 算法在执行时间较长的进程时表现出色，但对于执行时间较短的进程，可能会导致饥饿现象。

RR算法能够在一定程度上平衡各个进程的执行时间，但对于执行时间过长的进程，仍然会影响系统的响应速度。

实验三：进程同步与互斥在多进程环境中，进程之间的同步和互斥是必不可少的。

在本实验中，我们通过模拟进程间的竞争和互斥关系，观察进程同步与互斥的实现方式和效果。

我们选择了信号量机制和互斥锁机制作为实现进程同步和互斥的方法。

实验一、进程管理与进程同步一、实验目的了解进程管理的实现方法，理解和掌握处理进程同步问题的方法。

二、实验内容实现银行家算法、进程调度过程的模拟、读者-写者问题的写者优先算法。

实验步骤：理解安全性算法和银行家算法的核心机制：针对3类资源、5个进程的情况，设计相应的数据结构，分别表示每个进程占用各类资源的情况；编程实现安全性算法函数，编制主函数，动态输入资源的占用情况，进程的资源申请，调用安全性函数，实现银行家算法；测试：输入可分配和不可分配的请求，测试系统的正确性。

三、实验环境Windows 2000；Microsoft Visual C++ 6.0四、程序源码与运行结果银行家算法代码：#include "malloc.h"#include "stdio.h"#include "stdlib.h"#define alloclen sizeof(struct allocation)#define maxlen sizeof(struct max)#define avalen sizeof(struct available)#define needlen sizeof(struct need)#define finilen sizeof(struct finish)#define pathlen sizeof(struct path)struct allocation{int value;struct allocation *next;};struct max{int value;struct max *next;};struct available /*可用资源数*/{int value;struct available *next;};struct need /*需求资源数*/{int value;struct need *next;};struct path{int value;struct path *next;};struct finish{int stat;struct finish *next;};int main(){int row,colum,status=0,i,j,t,temp,processtest;struct allocation *allochead,*alloc1,*alloc2,*alloctemp;struct max *maxhead,*maxium1,*maxium2,*maxtemp;struct available *avahead,*available1,*available2,*workhead,*work1,*work2,*worktemp,*worktemp1; struct need *needhead,*need1,*need2,*needtemp;struct finish *finihead,*finish1,*finish2,*finishtemp;struct path *pathhead,*path1,*path2;printf("\n请输入系统资源的种类数:");scanf("%d",&colum);printf("请输入现时内存中的进程数:");scanf("%d",&row);printf("请输入已分配资源矩阵:\n");for(i=0;i<row;i++){for (j=0;j<colum;j++){printf("请输入已分配给进程 p%d 的 %c 种系统资源:",i,'A'+j);if(status==0){allochead=alloc1=alloc2=(struct allocation*)malloc(alloclen);alloc1->next=alloc2->next=NULL;scanf("%d",&allochead->value);status++;}else{alloc2=(struct allocation *)malloc(alloclen);scanf("%d,%d",&alloc2->value);if(status==1){allochead->next=alloc2;status++;}alloc1->next=alloc2;alloc1=alloc2;}}}alloc2->next=NULL;status=0;printf("请输入最大需求矩阵:\n");for(i=0;i<row;i++){for (j=0;j<colum;j++){printf("请输入进程 p%d 种类 %c 系统资源最大需求:",i,'A'+j);if(status==0){maxhead=maxium1=maxium2=(struct max*)malloc(maxlen);maxium1->next=maxium2->next=NULL;scanf("%d",&maxium1->value);status++;}else{maxium2=(struct max *)malloc(maxlen);scanf("%d,%d",&maxium2->value);if(status==1){maxhead->next=maxium2;status++;}maxium1->next=maxium2;maxium1=maxium2;}}}maxium2->next=NULL;status=0;printf("请输入现时系统剩余的资源矩阵:\n");for (j=0;j<colum;j++){printf("种类 %c 的系统资源剩余:",'A'+j);if(status==0){avahead=available1=available2=(struct available*)malloc(avalen); workhead=work1=work2=(struct available*)malloc(avalen);available1->next=available2->next=NULL;work1->next=work2->next=NULL;scanf("%d",&available1->value);work1->value=available1->value;status++;}else{available2=(struct available*)malloc(avalen);work2=(struct available*)malloc(avalen);scanf("%d,%d",&available2->value);work2->value=available2->value;if(status==1){avahead->next=available2;workhead->next=work2;status++;}available1->next=available2;available1=available2;work1->next=work2;work1=work2;}}available2->next=NULL;work2->next=NULL;status=0;alloctemp=allochead;maxtemp=maxhead;for(i=0;i<row;i++)for (j=0;j<colum;j++){if(status==0){needhead=need1=need2=(struct need*)malloc(needlen); need1->next=need2->next=NULL;need1->value=maxtemp->value-alloctemp->value;status++;}else{need2=(struct need *)malloc(needlen);need2->value=(maxtemp->value)-(alloctemp->value); if(status==1)needhead->next=need2;status++;}need1->next=need2;need1=need2;}maxtemp=maxtemp->next;alloctemp=alloctemp->next;}need2->next=NULL;status=0;for(i=0;i<row;i++){if(status==0){finihead=finish1=finish2=(struct finish*)malloc(finilen); finish1->next=finish2->next=NULL;finish1->stat=0;status++;}else{finish2=(struct finish*)malloc(finilen);finish2->stat=0;if(status==1){finihead->next=finish2;status++;}finish1->next=finish2;finish1=finish2;}}finish2->next=NULL; /*Initialization compleated*/status=0;processtest=0;for(temp=0;temp<row;temp++){alloctemp=allochead;needtemp=needhead;finishtemp=finihead;worktemp=workhead;for(i=0;i<row;i++)worktemp1=worktemp;if(finishtemp->stat==0){for(j=0;j<colum;j++,needtemp=needtemp->next,worktemp=worktemp->next) if(needtemp->value<=worktemp->value)processtest++;if(processtest==colum){for(j=0;j<colum;j++){worktemp1->value+=alloctemp->value;worktemp1=worktemp1->next;alloctemp=alloctemp->next;}if(status==0){pathhead=path1=path2=(struct path*)malloc(pathlen);path1->next=path2->next=NULL;path1->value=i;status++;}else{path2=(struct path*)malloc(pathlen);path2->value=i;if(status==1){pathhead->next=path2;status++;}path1->next=path2;path1=path2;}finishtemp->stat=1;}else{for(t=0;t<colum;t++)alloctemp=alloctemp->next;finishtemp->stat=0;}}elsefor(t=0;t<colum;t++){needtemp=needtemp->next;alloctemp=alloctemp->next;}processtest=0;worktemp=workhead;finishtemp=finishtemp->next;}}path2->next=NULL;finishtemp=finihead;for(temp=0;temp<row;temp++){if(finishtemp->stat==0){printf("\n系统处于非安全状态!\n"); exit(0);}finishtemp=finishtemp->next;}printf("\n系统处于安全状态.\n"); printf("\n安全序列为: \n");do{printf("p%d ",pathhead->value);}while(pathhead=pathhead->next);printf("\n");return 0;}运行结果：备注：输入数据为P110 银行家算法之例所用数据《计算机操作系统》（第三版）西安电子科技大学出版社银行家算法原理说明：银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。

操作系统实验报告三一、实验目的本次操作系统实验的目的在于深入了解操作系统的进程管理、内存管理和文件系统等核心功能，通过实际操作和观察，增强对操作系统原理的理解和掌握，提高解决实际问题的能力。

二、实验环境本次实验在 Windows 10 操作系统环境下进行，使用了 Visual Studio 2019 作为编程工具，并借助了相关的操作系统模拟软件和调试工具。

三、实验内容与步骤（一）进程管理实验1、创建多个进程使用 C+＋语言编写程序，通过调用系统函数创建多个进程。

观察每个进程的运行状态和资源占用情况。

2、进程同步与互斥设计一个生产者消费者问题的程序，使用信号量来实现进程之间的同步与互斥。

分析在不同并发情况下程序的执行结果，理解进程同步的重要性。

（二）内存管理实验1、内存分配与回收实现一个简单的内存分配算法，如首次适应算法、最佳适应算法或最坏适应算法。

模拟内存的分配和回收过程，观察内存的使用情况和碎片产生的情况。

2、虚拟内存管理了解 Windows 操作系统的虚拟内存机制，通过查看系统性能监视器观察虚拟内存的使用情况。

编写程序来模拟虚拟内存的页面置换算法，如先进先出（FIFO）算法、最近最少使用（LRU）算法等。

（三）文件系统实验1、文件操作使用 C+＋语言对文件进行创建、读写、删除等操作。

观察文件在磁盘上的存储方式和文件目录的结构。

2、文件系统性能测试对不同大小和类型的文件进行读写操作，测量文件系统的读写性能。

分析影响文件系统性能的因素，如磁盘碎片、缓存机制等。

四、实验结果与分析（一）进程管理实验结果1、创建多个进程在创建多个进程的实验中，通过任务管理器可以观察到每个进程都有独立的进程 ID、CPU 使用率、内存占用等信息。

多个进程可以并发执行，提高了系统的资源利用率。

2、进程同步与互斥在生产者消费者问题的实验中，当使用正确的信号量机制时，生产者和消费者能够协调工作，不会出现数据不一致或死锁的情况。

操作系统实验报告4一、实验目的本次操作系统实验的目的在于深入了解和掌握操作系统中进程管理、内存管理、文件系统等核心概念和相关操作，通过实际的实验操作，增强对操作系统原理的理解和应用能力，提高解决实际问题的能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程语言为 C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019。

三、实验内容与步骤（一）进程管理实验1、进程创建与终止使用 C+＋语言编写程序，创建多个进程，并在进程中执行不同的任务。

通过进程的标识符（PID）来监控进程的创建和终止过程。

2、进程同步与互斥设计一个生产者消费者问题的程序，使用信号量来实现进程之间的同步与互斥。

观察生产者和消费者进程在不同情况下的执行顺序和结果。

（二）内存管理实验1、内存分配与释放编写程序，使用动态内存分配函数（如｀malloc` 和｀free`）来分配和释放内存。

观察内存的使用情况和内存泄漏的检测。

2、内存页面置换算法实现几种常见的内存页面置换算法，如先进先出（FIFO）算法、最近最少使用（LRU）算法和最佳置换（OPT）算法。

通过模拟不同的页面访问序列，比较不同算法的性能。

（三）文件系统实验1、文件创建与读写使用 C+＋语言的文件操作函数，创建一个新文件，并向文件中写入数据。

从文件中读取数据，并进行数据的处理和显示。

2、文件目录操作实现对文件目录的创建、删除、遍历等操作。

观察文件目录结构的变化和文件的组织方式。

四、实验结果与分析（一）进程管理实验结果与分析1、进程创建与终止在实验中，成功创建了多个进程，并通过控制台输出观察到了每个进程的 PID 和执行状态。

可以看到，进程的创建和终止是按照程序的逻辑顺序进行的，操作系统能够有效地管理进程的生命周期。

2、进程同步与互斥在生产者消费者问题的实验中，通过信号量的控制，生产者和消费者进程能够正确地实现同步与互斥。

当缓冲区为空时，消费者进程等待；当缓冲区已满时，生产者进程等待。

进程同步问题总结报告一、问题描述进程同步是操作系统中一个重要的问题，它涉及到多个进程在共享资源时如何正确地访问和操作。

在多进程环境中，如果没有正确的同步机制，会导致诸如竞态条件、死锁等问题。

本报告主要探讨进程同步问题及其解决方案。

二、问题分析1. 竞态条件：当多个进程同时访问共享资源，并且至少有一个进程的操作结果被其他进程的操作所覆盖，就会产生竞态条件。

竞态条件可能会导致数据不一致、系统状态不确定等问题。

2. 死锁：死锁是指两个或多个进程在等待对方释放资源，导致系统无法继续执行的情况。

死锁通常是由于资源分配不当、进程请求资源的顺序不一致等原因造成的。

三、解决方案1. 互斥锁（Mutex）：互斥锁是一种最基本的同步机制，它允许一个进程在一段时间内独占共享资源。

当一个进程获得互斥锁后，其他进程就不能再获取锁，直到原进程释放锁。

这样可以避免竞态条件。

2. 信号量（Semaphore）：信号量是一个计数器，用于控制对共享资源的访问次数。

信号量的值表示当前可用的共享资源数量。

通过调整信号量的值，可以控制进程对共享资源的访问。

3. 条件变量（Condition Variable）：条件变量用于进程间的通信，一个进程可以在条件变量上等待，直到另一个进程通过通知操作唤醒它。

条件变量常与互斥锁、信号量等机制结合使用。

4. 读写锁（Read-Write Lock）：读写锁允许多个进程同时读取共享资源，但只允许一个进程写入共享资源。

这可以提高并发性能，特别适用于读操作远多于写操作的情况。

5. 栅栏（Barrier）：栅栏是一种同步机制，用于确保多个进程在访问共享资源前都达到某一位置。

栅栏类似于一个检查点，所有进程在到达栅栏前都必须等待，直到所有进程都到达栅栏才继续执行。

四、实验结果我们通过实验验证了这些同步机制的正确性和有效性。

实验中，我们设计了一些多进程程序，模拟了竞态条件和死锁情况，然后使用上述同步机制来解决这些问题。