操作系统进程通信共享内存课程设计

进程通信课程设计一、教学目标本课程旨在让学生理解进程通信的基本概念、原理和实现方式，掌握进程间通信的主要方法，包括管道、消息队列、信号量和共享内存等，以及进程同步和互斥的基本算法。

通过本课程的学习，学生应能运用进程通信的知识解决实际问题，提高进程设计与调度的能力。

具体来说，知识目标包括：1.理解进程通信的基本概念和分类。

2.掌握进程间通信的主要方法和实现机制。

3.理解进程同步和互斥的基本原理及应用。

技能目标包括：1.能够使用操作系统提供的进程通信接口进行编程。

2.能够设计和实现简单的进程通信应用。

情感态度价值观目标包括：1.培养学生的团队协作精神和问题解决能力。

2.使学生认识到进程通信在现代软件系统中的重要性。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括进程通信的基本概念、进程间通信的主要方法、进程同步和互斥的基本算法。

具体安排如下：1.进程通信的基本概念：介绍进程通信的定义、分类和作用。

2.进程间通信的主要方法：–管道：介绍管道的概念、分类和使用方法。

–消息队列：介绍消息队列的定义、创建和管理。

–信号量：介绍信号量的概念、PV操作和信号量的应用。

–共享内存：介绍共享内存的原理、创建和使用。

3.进程同步和互斥的基本算法：–互斥锁：介绍互斥锁的概念和实现方法。

–信号量：介绍信号量的概念和实现方法。

–条件变量：介绍条件变量的概念和实现方法。

–屏障：介绍屏障的概念和实现方法。

三、教学方法针对本课程的特点和学生实际情况，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解进程通信的基本概念、原理和实现方法。

2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解进程通信的应用。

3.实验法：安排实验课程，让学生动手实践，巩固所学知识。

4.讨论法：学生进行小组讨论，培养团队协作精神和问题解决能力。

四、教学资源为了保证教学质量和学生的学习体验，将准备以下教学资源：1.教材：《操作系统原理与应用》、《进程通信与同步》等。

2.参考书：《现代操作系统》、《计算机操作系统》等。

操作系统课程设计说明书-基于Linux的进程之间通信中北大学操作系统课程设计说明书学院、系：软件学院专业：软件工程学生姓名：学号：设计题目：基于Linux的进程之间通信实现信号量通信机制（哲学家进餐）起迄日期: 2015年12月28日- 2016年1月8日指导教师:何志英2015 年12月25日1需求分析1.1小组的拿到的任务是：设计内容：(1) 实现管道通信，要求见P183习题（3）。

(2) 实现信号量通信机制，要求见P191习题（3）。

(3) 实现消息缓冲通信机制，要求见P197习题。

(4) 实现共享内存区通信机制，要求见P201习题（2）。

要求：(1) 用Linux中进程控制系统调用函数来创建进程（线程）。

(2) 输出进程通信时同步的说明信息。

1.2小组分工我拿到的题目是：(2) 实现信号量通信机制，要求见P191习题（3）。

1.3题目的要求如下：1.3.1.哲学家进餐问题描述：设有5个哲学家，共享一张放有5把椅子和5把叉子的圆桌，每人分得一把椅子。

哲学家们在肚子饥饿时才试图分两次从两边捡起两把叉子就餐。

条件：1.每个人只有拿到两把叉子时，哲学家才能吃饭2.如果叉子已在他人手上，则哲学家必须等到他人吃完后才能拿起叉子3.任性的哲学家在自己未拿到两把叉子吃饭之前，绝不放下自己手中的叉子1.3.2问题：1.什么情况下5个哲学家全部都吃不上饭？答：当5个哲学家每人手中都拿到了1把叉子（共5把），即不肯放下自己手中的叉子又想要得到左右邻居的叉子时，每个哲学家永远拿不到两把叉子，所有哲学家都在等待另一把叉子，就会导致这5个哲学家谁都吃不上饭。

也就是产生死锁后的情况。

2.编程实现没有人饿死（永远拿不到两个叉子）的算法。

答：程序请看代码实现。

分析：没有人饿死，就是不允许出现死锁的情况（5个哲学家每人1把叉子）1.3.3解决死锁的方法有三种：1.至多允许四位哲学家同时去拿左边的叉子，最终保证至少有一位哲学家能够进餐，并且在用毕时能释放出他用过的两只叉子，从而使更多哲学家能够进餐；2.规定当哲学家的左右两只叉子均可用时，才允许他拿起叉子进餐；3.规定奇数号的哲学家先拿他左边的叉子，然后再去拿他右边的叉子，而偶数号哲学家则相反。

linux课程设计进程间通信一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握Linux进程间通信的基本概念和常用方法。

知识目标包括：掌握进程间通信的定义、作用和分类；理解Linux系统中进程间通信的机制和原理。

技能目标包括：学会使用Linux系统中的管道、信号和共享内存等通信方法；能够编写简单的Linux进程间通信程序。

情感态度价值观目标包括：培养学生对Linux系统的兴趣和好奇心，提高学生对计算机操作系统的基本认识；培养学生团队合作精神和自主学习能力。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括Linux进程间通信的概念、分类和机制，以及常用的进程间通信方法。

首先，介绍进程间通信的定义和作用，让学生了解进程间通信的重要性。

然后，讲解Linux系统中进程间通信的机制和原理，包括管道、信号和共享内存等方法。

接下来，通过实例演示和编程实践，让学生掌握这些通信方法的用法和特点。

最后，结合实际应用场景，讨论进程间通信在操作系统中的应用和意义。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标，采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

首先，采用讲授法，向学生讲解进程间通信的基本概念和原理。

其次，通过案例分析法，分析实际应用场景中的进程间通信问题，引导学生学会运用所学知识解决实际问题。

然后，利用实验法，让学生动手实践，编写进程间通信程序，加深对通信方法的理解和记忆。

最后，采用讨论法，鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队合作精神和批判性思维。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，准备以下教学资源。

首先，教材《Linux操作系统原理与应用》，作为学生学习的基础资料。

其次，参考书《Linux进程间通信》，为学生提供更深入的理论学习资料。

再次，多媒体教学课件，用于直观展示进程间通信的原理和实例。

最后，实验室设备，包括计算机和网络设备，用于学生进行进程间通信实验。

通过这些教学资源，丰富学生的学习体验，提高学习效果。

五、教学评估本节课的教学评估将采用多种方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。

江苏大学《操作系统》课程设计说明书设计题目进程通信与进程同步机制实现学生姓名XXXXXX指导老师XXXXXX学院计算机学院专业班级软件工程X学号612355401完成时间XXXXXXXX一．课程设计题目某银行提供10个服务窗口（7个对私服务窗口，3个对公服务窗口）和100个供顾客等待的座位。

顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。

取号机每次仅允许一位顾客使用，有对公和对私两类号，美味顾客只能选取其中一个。

当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。

请用P、V操作写出进程的同步算法。

二．课程设计目的1、掌握基本的同步与互斥算法，理解银行排队系统操作模型。

2、学习使用Windows 2000/XP中基本的同步对象，掌握相关API 的使用方法。

3、了解Windows 2000/XP中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥。

三．课程设计要求◆学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则；◆学习了解Windows同步对象及其特性；◆熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法；◆设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥；◆提交实验报告。

四．需要了解的知识1.同步对象同步对象是指Windows中用于实现同步与互斥的实体，包括信号量(Semaphore)、互斥量(Mutex)、临界区(Critical Section)和事件(Events)等。

本实验中使用到信号量、互斥量和临界区三个同步对象。

2.同步对象的使用步骤：◆创建/初始化同步对象。

◆请求同步对象，进入临界区(互斥量上锁)。

◆释放同步对象(互斥量解锁)。

五．需要用到的API函数及相关函数我们利用Windows SDK提供的API编程实现实验题目要求，而VC中包含有Windows SDK的所有工具和定义。

要使用这些API，需要包含堆这些函数进行说明的SDK头文件——最常见的是Windows.h(特殊的API调用还需要包含其他头文件)。

操作系统原理进程通信共享内存操作系统中的进程通信和共享内存是两个相互关联的概念。

进程通信是指不同进程之间进行信息交换的机制，而共享内存则是实现进程通信的一种方法。

在本文中，我们将详细介绍进程通信和共享内存的原理和一些常用的实现方式。

一、进程通信的原理进程通信是操作系统中实现不同进程之间信息传递和协同工作的关键机制。

它可以分为两种基本形式：同步和异步。

1.同步通信：同步通信是指发送进程和接收进程在通信操作期间需要进行协调和同步。

在同步通信中，发送进程必须等待接收进程完成后才能继续执行。

2.异步通信：异步通信是指发送进程和接收进程在通信操作期间相互独立，不需要进行明确的协调和同步。

在异步通信中，发送进程可以在发送消息后立即继续执行其他任务，而不需要等待接收进程。

常见的进程通信机制包括管道、消息队列、信号量和套接字等。

下面将对其中的一种机制进行详细介绍。

1. 管道（Pipe）：管道是一种特殊的文件，用于将一个进程的输出连接到另一个进程的输入。

管道提供了一种单向的、先进先出的数据传输方式。

在管道中，写操作和读操作是同步的，即写操作会一直阻塞直到有进程来读取数据。

很多操作系统提供了管道的实现方式，如在Unix/Linux中可以使用pipe(系统调用创建一个管道。

在创建管道后，相关进程可以通过文件描述符进行读写操作。

二、共享内存的原理共享内存是一种允许两个或多个进程之间共享地址空间的机制。

通过共享内存，进程可以直接读取和修改彼此的数据，从而实现高效的数据共享。

共享内存的实现包括以下步骤：1. 创建共享内存区域：操作系统提供了一些系统调用，如shmget(，用于创建共享内存区域。

创建共享内存区域时需要指定大小和一些其他的控制参数。

2. 连接到共享内存：创建共享内存区域后，进程可以使用shmat(系统调用将共享内存区域连接到自己的地址空间，从而可以直接读取和修改共享内存中的数据。

3.操作共享内存：连接到共享内存后，进程可以像操作普通内存一样对共享内存进行读写操作。

进程间通信Linux 课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握进程间通信在Linux环境下的基本原理和实现方法。

具体目标如下：1.知识目标：–了解Linux操作系统的基本概念和架构；–理解进程间通信的概念、作用和分类；–掌握Linux下进程间通信的主要方法，如管道、消息队列、共享内存和信号等；–掌握同步机制，如互斥锁、条件变量和信号量等。

2.技能目标：–能够在Linux环境下编写简单的进程间通信程序；–能够分析并解决进程间通信过程中遇到的问题；–能够运用进程间通信的原理和技巧解决实际编程中的问题。

3.情感态度价值观目标：–培养学生的团队协作意识和沟通能力；–培养学生的创新精神和自主学习能力；–培养学生对操作系统和进程间通信领域的兴趣和热情。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.Linux操作系统基本概念和架构；2.进程间通信的概念、作用和分类；3.Linux下进程间通信的主要方法：–消息队列；–共享内存；4.同步机制：–条件变量；5.进程间通信实例分析。

三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解基本概念、原理和方法；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解进程间通信的原理和应用；3.实验法：让学生动手实践，培养实际编程能力；4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队协作和沟通能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：《Linux进程间通信》；2.参考书：相关领域的经典著作和学术论文；3.多媒体资料：教学PPT、视频讲座等；4.实验设备：计算机、网络设备等。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的积极性、主动性和团队协作能力；2.作业：布置相关的编程练习和研究报告，评估学生的理解和应用能力；3.考试：包括期中和期末考试，以闭卷形式进行，评估学生对进程间通信知识的掌握程度和实际应用能力；4.实验报告：评估学生在实验过程中的动手能力和问题解决能力。

某某城建学院《操作系统》课程设计说明书设计题目：进程通信专业：计算机科学与技术指导教师：邵国金、郭猛、薛冰班级：学号：姓名：同组人：计算机科学与工程系2013年1 月10 日前言本设计是基于课程中学到的UNIX系统调用，使用操作系统环境是Red Hat Linux 9，言语开发环境是Linux的GNU C或C++。

Linux操作系统是一个向用户开放源码的免费的类UNIX操作系统。

它为在校学生学习操作系统课程提供了一个看得见摸得着的X例。

对于学生正确理解,掌握操作系统的根本知识具有重要意义。

鉴于此,本操作系统课程涉与的实验均在Linux环境下进展。

这就要求大家：(1)熟悉Linux的操作和开发环境;(2)具有C语言知识(Linux操作系统大约90%的源码是用C语言编写)。

我们的设计和实验将在Windows xp环境下，基于虚拟机软件VMWare软件进展安装。

学习计算机软件技术，特别是计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。

如何学习和掌握操作系统技术的原理与实际技巧呢?除了听课和读书之外，最好的方法恐怕就是在实践中练习。

例如，自己设计一个小型操作系统，多使用操作系统，多阅读和分析操作源代码等。

但由于我们的条件和学时有限，在理论学习过程中没有给同学们提供更多的实验机会。

基于共享内存的进程通信，通过在两个进程间创建一块共享内存，将共享内存块分为两局部，标示位和数据域。

通过实践让我们了解了什么是共享内存通信机制，实现了程序进程间的通信。

积极通过合作，完成任务。

目录一、系统开发环境- 3 -二、设计目的- 5 -三、设计题目与要求- 6 -四、总体设计- 7 -1、服务器功能- 7 -2、客户端功能- 7 -3、文件读取功能- 8 -4、界面显示函数- 8 -5、组成框图：- 9 -6.共享内存分配- 9 -7.总体流程图- 10 -五、详细设计- 11 -1.主函数- 11 -2.菜单显示- 12 -3.服务器端：- 12 -4.客户端程序：- 14 -5、局部函数介绍- 15 -六、调试与测试- 17 -七、执行结果与分析- 18 -八、源程序清单- 20 -九、心得体会- 25 -十、参考文献- 26 -一、系统开发环境Windows Xp系统、虚拟机上运行的Red Hat Linux 9系统运行环境。

操作系统原理进程通信共享内存进程通信是操作系统中的重要概念，它允许不同的进程之间进行数据的交流和共享。

其中，共享内存是一种高效的进程通信机制，它允许多个进程访问同一块内存区域，从而实现数据的共享和传输。

在本文中，我们将深入探讨进程通信中的共享内存机制，并介绍其原理和实现。

一、共享内存的原理共享内存是一种在多进程环境下进行数据共享的方法，它的核心思想是将一块内存区域映射到多个进程的地址空间中，使得它们可以直接读写该内存区域的数据，而无需通过操作系统的内核进行数据的拷贝。

这种直接的访问方式可以在一定程度上提高数据传输的效率，使得进程之间的通信更加高效。

共享内存的实现通常包括以下几个步骤：1.创建共享内存区域：首先，需要调用操作系统提供的相关函数来创建一个共享内存区域，该区域可以通过一个唯一的标识符来进行识别。

2.映射共享内存区域：创建好共享内存区域后，操作系统将返回该区域的地址信息。

进程可以通过将该地址映射到自己的地址空间中来访问共享内存区域。

3.访问共享内存：一旦获得了共享内存的地址，进程就可以直接对其进行读写操作，就像对普通的内存一样。

多个进程可以同时对共享内存进行读写操作，实现数据的共享和传输。

4.解除映射：完成对共享内存的操作后，进程需要调用相应的函数来解除对该内存区域的映射，以便操作系统回收相关资源。

二、共享内存的优缺点虽然共享内存是高效的进程通信机制，但在实际应用中也存在一些优缺点。

1.优点：（1）高效：由于共享内存是直接映射到进程地址空间中的，所以进程可以直接对其进行读写操作，无需经过内核的拷贝。

这样可以减少数据传输的开销，提高通信的效率。

（2）灵活性：共享内存允许多个进程同时对同一块内存区域进行读写操作，使得进程之间的数据共享更加灵活，可以满足不同进程之间不同的通信需求。

2.缺点：（1）同步问题：由于多个进程可以同时对共享内存进行读写操作，可能会出现数据一致性的问题。

为了避免数据的混乱，需要通过其他方式进行进程间的同步和互斥操作，如信号量等。

linux进程间通信课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Linux操作系统中进程间通信的基本概念与原理；2. 掌握进程间通信的几种主要机制，如管道、消息队列、共享内存和信号量；3. 学会使用相关API进行进程间数据传输和控制流程；4. 了解进程间同步和互斥的概念，并掌握相关实现方法。

技能目标：1. 能够编写简单的Linux进程间通信程序；2. 能够分析进程间通信程序的执行流程，并解决通信过程中可能出现的常见问题；3. 能够运用所学知识解决实际场景中的进程间通信问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统和底层编程的兴趣，激发学生探究新技术的好奇心；2. 培养学生的团队协作精神，提高学生在团队项目中的沟通与协作能力；3. 培养学生严谨、认真的学习态度，使学生认识到编程过程中细节的重要性。

本课程针对高年级计算机专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。

通过本课程的学习，学生将掌握Linux进程间通信的基本知识和技能，培养实际编程能力和团队协作精神，为后续学习操作系统及相关领域知识打下坚实基础。

二、教学内容1. 进程间通信概述- 了解进程与线程的概念及区别；- 掌握Linux操作系统中进程间通信的基本需求及分类。

2. 管道通信- 学习管道的基本原理和使用方法；- 掌握无名管道和命名管道（FIFO）的创建、读写操作及注意事项。

3. 消息队列- 了解消息队列的基本概念和原理；- 掌握消息队列的创建、发送、接收和删除操作。

4. 共享内存- 学习共享内存的基本原理和用途；- 掌握共享内存的创建、映射和解除映射操作，以及同步机制。

5. 信号量- 了解信号量的基本概念和用途；- 掌握信号量的创建、P操作和V操作，以及应用场景。

6. 信号- 学习信号的基本概念、分类和作用；- 掌握信号的发送、捕捉和处理方法。

教学内容根据课程目标进行选择和组织，保证科学性和系统性。

本教学内容涵盖教材中关于Linux进程间通信的相关章节，按照教学进度安排，逐一向学生传授各通信机制的基本原理和实际应用。

实验报告实验题目姓名：学号：课程名称：操作系统实验所在学院：信息科学与工程学院专业班级：计算机任课教师：实验项目名称进程通信——共享存储区和信号量一、实验目的与要求：1、了解和熟悉共享存储机制2、了解和熟悉信号量机制3、熟悉信号量机制中使用的数据结构和信号量机制的操作以及控制。

4、了解共享主存段机制，学会对共享主存段的系统调用。

二、实验设备及软件：1、PC机一台2、Linux操作系统三、实验方法（原理、流程图）一、共享存储区1、共享存储区机制的概念共享存储区（Share Memory）是 UNIX 系统中通信速度最高的一种通信机制。

该机制可使若干进程共享主存中的某一个区域，且使该区域出现（映射）在多个进程的虚地址空间中。

另一方面，一个进程的虚地址空间中又可连接多个共享存储区，每个共享存储区都有自己的名字。

当进程间欲利用共享存储区进行通信时，必须先在主存中建立一共享存储区，然后将它附接到自己的虚地址空间上。

此后，进程对该区的访问操作，与对其虚地址空间的其它部分的操作完全相同。

进程之间便可通过对共享存储区中数据的读、写来进行直接通信。

图示列出二个进程通过共享一个共享存储区来进行通信的例子。

其中，进程 A 将建立的共享存储区附接到自己的 AA’区域，进程 B 将它附接到自己的 BB’区域。

应当指出，共享存储区机制只为进程提供了用于实现通信的共享存储区和对共享存储区进行操作的手段，然而并未提供对该区进行互斥访问及进程同步的措施。

因而当用户需要使用该机制时，必须自己设置同步和互斥措施才能保证实现正确的通信。

二、涉及的系统调用1、shmget( )创建、获得一个共享存储区。

系统调用格式： shmid=shmget(key,size,flag)参数定义： int shmget(key,size,flag);key_t key;int size,flag;其中，key是共享存储区的名字；size是其大小（以字节计）；flag是用户设置的标志，如IPC_CREAT。

进程间通信课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握进程间通信的基本概念、分类和作用。

2. 学生能够描述不同进程间通信机制的原理和特点，如管道、消息队列、共享内存和信号量等。

3. 学生能够运用所学知识，分析实际场景中的进程间通信问题，并提出合理的解决方案。

技能目标：1. 学生能够运用编程语言（如C、Java等）实现基本的进程间通信操作。

2. 学生能够通过实际操作，掌握不同进程间通信机制的编程方法和技巧。

3. 学生能够运用调试工具，分析和解决进程间通信过程中出现的问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机操作系统和进程间通信的兴趣，激发学生的学习热情和探究精神。

2. 培养学生具备团队协作意识，学会与他人共同分析和解决问题，提高沟通与协作能力。

3. 培养学生具备良好的编程习惯，注重代码规范和性能优化，提高软件工程质量。

课程性质：本课程属于计算机科学与技术专业核心课程，旨在帮助学生掌握操作系统中的进程间通信原理和技术。

学生特点：学生具备一定的编程基础和操作系统知识，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。

教学要求：结合实际案例，采用讲授、实践和讨论相结合的教学方法，引导学生掌握进程间通信的知识点和技能。

通过课后作业、实验和项目，巩固所学内容，提高学生的实际操作能力。

同时，注重培养学生的团队协作和沟通能力，提高其综合素质。

二、教学内容1. 进程间通信概述：介绍进程间通信的概念、动机和基本要求，分析进程间通信在操作系统中的作用。

相关教材章节：第一章 进程与线程2. 进程间通信机制：- 管道通信：讲解无名管道和命名管道的原理、使用方法及其特点。

- 消息队列：介绍消息队列的概念、实现机制以及应用场景。

- 共享内存：分析共享内存的原理、同步机制以及使用注意事项。

- 信号量：讲解信号量的概念、分类（计数信号量、二值信号量）及其操作。

- 信号：阐述信号的概念、分类、发送和接收过程。

相关教材章节：第二章 进程间通信3. 编程实践：- C语言进程间通信编程：通过示例代码，讲解如何使用系统调用实现进程间通信。

进程间通信Linux 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Linux操作系统中进程间通信的基本概念，掌握不同通信机制的工作原理及适用场景。

2. 掌握使用信号、管道、消息队列、共享内存和信号量等Linux进程间通信机制。

3. 学会分析进程间通信的需求，并能够设计合理的通信方案。

技能目标：1. 能够编写基于Linux进程间通信机制的程序，实现多个进程的数据交换和控制同步。

2. 能够运用所学知识解决实际编程问题，提高程序的并发性和效率。

3. 能够使用调试工具对进程间通信程序进行调试，找出并修复潜在问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统和进程间通信的兴趣，激发学习热情。

2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通能力，使其在项目协作中发挥积极作用。

3. 引导学生认识到掌握进程间通信技术在软件开发中的重要性，提高职业素养。

课程性质：本课程为高年级计算机专业选修课，侧重于Linux进程间通信技术的实际应用。

学生特点：学生已具备一定的操作系统基础，熟悉C语言编程，具有一定的编程实践能力。

教学要求：结合理论教学与实践操作，注重培养学生的动手能力和问题解决能力，使学生在实际项目中能够灵活运用所学知识。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容1. 进程间通信基本概念- 进程与线程的区别与联系- 进程间通信的需求与意义2. Linux进程间通信机制- 信号：信号的概念、分类、发送与接收- 管道：无名管道与命名管道的创建、读写操作- 消息队列：消息队列的创建、发送与接收- 共享内存：共享内存的创建、映射与解除映射- 信号量：信号量的创建、P操作与V操作3. 进程间通信编程实践- 使用信号实现进程同步- 使用管道实现兄弟进程间通信- 使用消息队列、共享内存和信号量实现进程间数据交换4. 进程间通信调试与优化- 常见通信问题的调试方法- 提高进程间通信效率的技巧5. 教学案例分析- 分析实际项目中进程间通信的应用案例- 结合教材内容，进行案例讲解与讨论教学大纲安排：第1周：进程间通信基本概念及信号机制第2周：管道与消息队列机制第3周：共享内存与信号量机制第4周：进程间通信编程实践第5周：调试与优化方法及案例分析教学内容与教材关联性：教学内容紧密围绕教材中关于Linux进程间通信的相关章节，结合实际编程需求，确保学生学以致用。

进程间通信课课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握进程间通信的基本概念、方法和应用。

通过学习，学生应能理解进程间通信的必要性、各种通信机制的特点和适用场景，并能够运用所学知识解决实际问题。

具体来说，知识目标包括：1.理解进程的概念和特点。

2.掌握进程间通信的基本概念和分类。

3.熟悉常用的进程间通信机制，如管道、消息队列、共享内存和信号量等。

4.了解进程间通信在实际应用中的案例和原理。

技能目标包括：1.能够使用操作系统提供的进程间通信工具和API进行编程实践。

2.能够分析实际问题，选择合适的进程间通信机制和方案。

3.能够进行进程间通信的性能分析和优化。

情感态度价值观目标包括：1.培养学生对计算机科学和操作系统的兴趣和热情。

2.培养学生解决问题的能力和团队合作精神。

3.培养学生对进程间通信在现代社会中的重要性的认识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括进程间通信的基本概念、方法和应用。

具体安排如下：1.进程间通信的基本概念：介绍进程的概念和特点，解释进程间通信的必要性，阐述进程间通信的基本分类。

2.常用的进程间通信机制：讲解管道、消息队列、共享内存和信号量等常用的进程间通信机制，包括其原理、使用方法和适用场景。

3.进程间通信的案例分析：分析实际应用中的进程间通信案例，如进程同步、进程间数据传递等，深入理解进程间通信的应用和原理。

4.进程间通信的编程实践：通过编程练习，让学生熟练掌握操作系统提供的进程间通信工具和API，培养学生的实际编程能力和解决问题的能力。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式。

具体包括：1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握进程间通信的基本概念和原理。

2.讨论法：学生进行小组讨论，分享对进程间通信的理解和观点，促进学生之间的交流和思考。

3.案例分析法：分析实际应用中的进程间通信案例，让学生深入理解进程间通信的应用场景和原理。

4.实验法：通过编程实验，让学生亲手实践进程间通信的机制，增强学生的实际操作能力和解决问题的能力。

实验6 进程及进程间的通信●实验目的：1、理解进程的概念2、掌握进程复制函数fork的用法3、掌握替换进程映像exec函数族4、掌握进程间的通信机制，包括：有名管道、无名管道、信号、共享内存、信号量和消息队列●实验要求：熟练使用该节所介绍fork函数、exec函数族、以及进程间通信的相关函数。

●实验器材：软件：1.安装了Ubunt的vmware虚拟机硬件：PC机一台●实验步骤：1、用进程相关API 函数编程一个程序，使之产生一个进程扇：父进程产生一系列子进程，每个子进程打印自己的PID 然后退出。

要求父进程最后打印PID。

进程扇process_fan.c参考代码如下：2、用进程相关API 函数编写一个程序，使之产生一个进程链：父进程派生一个子进程后，然后打印出自己的PID，然后退出，该子进程继续派生子进程，然后打印PID，然后退出，以此类推。

要求：1) 实现一个父进程要比子进程先打印PID 的版本。

（即打印的PID 一般是递增的）2 )实现一个子进程要比父进程先打印PID 的版本。

（即打印的PID 一般是递减的）进程链1,process_chain1.c的参考代码如下：进程链2，process_chain2.c的参考代码如下：3、编写程序execl.c，实现父进程打印自己的pid号,子进程调用execl函数，用可执行程序file_creat替换本进程。

注意命令行参数。

参考代码如下：/*execl.c*/#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int main(int argc,char *argv[]){/*判断入参有没有传入文件名*/if(argc<2){perror("you haven,t input the filename,please try again!\n");exit(EXIT_FAILURE);}pid_t result;result=fork();if(result>0){printf(“I’m parent,my pid:%d, mysun’s pid %d\n”,getpid(), result);}/* 下面代码是调用ls程序,用可执行程序ls替换本进程if(result==0){printf(“I’m sum process my pid is %d\n”,getpid());if(execl("/bin/ls","ls","-l",NULL)<0){perror("execlp error");}}*//*下面程序调用execl函数，用可执行程序file_creat替换本进程*/if(result==0){printf(“I’m sum process my pid is %d\n”,getpid());if(execl("./file_creat","file_creat",argv[1],NULL)<0) perror("execl error!");}其中file_creat.c的代码如下：file_creat.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>void create_file(char *filename){/*创建的文件具有可读可写的属性*/if(creat(filename,0666)<0){printf("create file %s failure!\n",filename);exit(EXIT_FAILURE);}else{printf("create file %s success!\n",filename);}}int main(int argc,char *argv[]){/*判断入参有没有传入文件名 */if(argc<2){perror("you haven't input the filename,please try again!\n");exit(EXIT_FAILURE);}create_file(argv[1]);exit(EXIT_SUCCESS);代码分析execl函数会让一个可执行程序运行并替换本进程，那么这个可执行程序就应该有创建一个文件的功能。

中南大学操作系统课程设计报告学院：_ 信息科学与工程学院____ 专业班级：计算机科学与技术09**班学号： 09090928**姓名： ***指导教师：宋虹2012年6月目录一、概述 (1)二、课程设计要求 (1)三、设计的基本原理和概念 (1)四、详细设计：使用主要控件、函数 (6)1.线程1 函数(获得两个随机数) (6)2.线程2 函数（计算它们的和） (7)3.线程3 函数（输出结果） (8)4.信号量控制 (8)5.登录以及用户切换 (8)6.新增用户函数 (10)五、运行及使用 (11)六、实验总结 (14)参考文献 (15)一、概述操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。

本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统开发的基本技能。

二、课程设计要求采用VC、VB、java或C等编程语言，模拟开发一个多用户多任务的类操作系统软件。

要求如下：1.模拟进程调度算法，模拟各种进程调度算法，并能管理各种进程调度算法的演示过程。

2.模拟各种内存分配算法及回收过程，并能动态演示。

结合进程调度算法，能为进程模拟分配内存，并设计一个跟踪该内存模拟分配的进程或线程，记录内存分配的结果；3.模拟多用户登录管理过程，能允许多个用户登录，为每个用户建立进程或线程，并进行进程管理；4.能模拟文件系统管理，进程可以对文件系统（包括文件和目录）进行读、写、创建、删除、打开、关闭等操作；5.模拟磁盘管理过程，结合文件系统管理，显示磁盘管理的结构和文件在磁盘上的分布情况。

6.能模拟进程通信管理，用户之间可以相互通信交流；7.最好能采用类似于Windows的窗口界面。

三、设计的基本原理和概念我所做的部分是模拟多用户登录管理过程，能允许多个用户登录，为每个用户建立进程或线程，并进行进程管理。

《操作系统原理与Linux》课程设计报告专业计算机科学与技术班级学号姓名指导教师完成时间2012年9月14日成绩操作系统课程设计一、设计题目进程间通信模拟二、设计目的通过该题目的设计过程，了解了进程通讯的两种方式，管道通信以及消息通信。

熟悉操作系统支持的进程通信方式三、设计要求(1)要求实现管道通信与消息通信两种方式.(2)要求界面简单,易懂,关键代码部分要注释.(3)编程语言可以采用自己任意精通的语言四、设计思想说明创建一个内存共享区，实现消息管道的进程间通讯。

五、系统结构的说明本程序是采用MFC框架所编写的win32应用程序采用C++语言。

六、数据结构的说明管道通信定义了一个结构体，存放管道基础信息：struct PipeStruct//定义管道基础信息{int UseProCount;//当前管道使用进程数，2表示已经在使用int BuffCount;//缓冲区有效数据长度BOOL isRecvOK;//接收完成标志实现管道同步DWORD DataSender;//缓冲区数据的发送者，用来判断是不是接收到数据};消息通信：同样定义一个结构体，用来存放信息缓冲区的信息struct MsgBaseInfo//定义消息缓冲区基础信息{bool isHaveMsg;//缓冲区是否有消息标志bool isBusy;//缓冲区是否正在使用实现消息同步};struct MyMsgInfo{SYSTEMTIME msgTime;//消息产生时间char data[256];//消息数据};七、程序清单：#include "stdafx.h"////////////////////////////////////////////////////////////////进程通信消息机制模拟实现实验版///Author: 广东石油化工学院: 郑捷朱晓标王克俭刘斌///Date: 2012-9-12///本文件功能: 实现基于共享内存消息机制通信模拟实验/////////////////////////////////////////////////////////////#include "stdafx.h"struct MsgBaseInfo//定义消息缓冲区基础信息{bool isHaveMsg;//缓冲区是否有消息标志bool isBusy;//缓冲区是否正在使用实现消息同步};struct MyMsgInfo{SYSTEMTIME msgTime;//消息产生时间char data[256];//消息数据};HANDLE hNowMsg;//共享内存句柄CList<MyMsgInfo> MsgList;//消息队列全局变量LPVOID pMsgBuff;//消息缓冲区extern int GetMsgToList();int InitMyMsg(char *MsgName){MsgList.RemoveAll();//初始化消息队列SetLastError(0);//创建共享内存实现消息机制0-0x1000存放消息缓冲区基础信息0x1000-0x2000为消息缓冲区hNowMsg =CreateFileMappingA(INV ALID_HANDLE_V ALUE,0,P AGE_READWRITE,0,0x2000,MsgName);if (hNowMsg == NULL){return 2;//表示初始化失败}else if(GetLastError()==ERROR_ALREADY_EXISTS){return 3;//消息标示重复，已经被使用}pMsgBuff = MapViewOfFile(hNowMsg,FILE_MAP_ALL_ACCESS,0,0,0x2000); //将一个文件映射对象映射到当前应用程序的地址空间。

实验名称：Linux进程间通信-共享内存
一．实验目的
1. 在linux中如何创建共享存储区。

2.学习linux进程间如何通过共享内存进行通信。

二．实验内容
编程实现两个进程通过共享一存储区进行通信。

要求建立一个利用共享内存机制的，关于经典的write/reader的解决方案。

Writer向共享内存中写入数据，reader从共享内存中获取信息，然后在屏幕上打印出来。

该程序由两个进程实现，一个进程往共享存储区中写入数据，即写入256个数字，另外一个进程则从该存储区中读出256个数字。

三．实验步骤
1.进入VI编辑器编辑write.c和read.c。

2.用cat命令显示write.c和read.c的内容。

3.用gcc将write.c和read.c编译成相应的目标文件。

4.执行成可执行文件，执行结果如下：
四．实验心得体会
在本次试验中，通过老师的耐心讲解和自己的亲身操作，知道了共享内存是最有用的进程间通信方式。

两个不同进程A,B共享内存是指：同一块物理内存被映射到进程A,B各自的进程地址空间。

进程A可以即时看到进程B对共享内存中数据的更新。

掌握了在linux中如何创建共享存储区和linux进程间如何通过共享内存进行通信。

操作系统课程设计(完整规范版)一、引言操作系统是计算机系统的核心软件，它管理计算机的硬件资源，为应用程序提供运行环境。

本课程设计旨在通过实践，加深学生对操作系统原理的理解，提高学生的编程能力和系统设计能力。

二、课程目标1. 理解操作系统的基本原理和功能。

2. 掌握进程管理、内存管理、文件系统等核心模块的设计和实现。

3. 熟悉操作系统调度的基本算法。

4. 提高学生的编程能力和系统设计能力。

三、课程内容1. 操作系统概述操作系统的定义、功能和发展历程操作系统的基本组成和结构操作系统的类型和特点2. 进程管理进程的定义、状态和转换进程控制块（PCB）的结构和作用进程同步与互斥进程通信进程调度算法3. 内存管理内存管理的目标连续内存管理技术非连续内存管理技术页面置换算法4. 文件系统文件系统的定义和功能文件的结构和类型文件存储空间管理文件目录管理文件操作5. I/O系统I/O系统的功能和组成 I/O设备管理I/O调度算法缓冲管理6. 系统调用系统调用的定义和类型系统调用的实现机制常用系统调用分析7. 实验与课程设计实验目的和要求实验内容和步骤课程设计题目和要求课程设计报告格式四、课程考核1. 平时成绩（30%）：包括课堂表现、实验报告和作业完成情况。

2. 实验成绩（30%）：包括实验操作和实验报告。

3. 课程设计成绩（40%）：包括设计报告、代码实现和答辩表现。

1. 《操作系统概念》作者：亚伯拉罕·西尔伯斯查茨等2. 《现代操作系统》作者：安德鲁·S·塔嫩鲍姆3. 《操作系统导论》作者：威廉·斯托林斯六、附录1. 课程设计报告模板2. 实验报告模板3. 课程设计答辩评分标准七、课程安排1. 理论学习操作系统概述（2课时）进程管理（4课时）内存管理（4课时）文件系统（4课时）I/O系统（2课时）系统调用（2课时）2. 实验与课程设计进程管理实验（2课时）内存管理实验（2课时）文件系统实验（2课时）I/O系统实验（2课时）课程设计（8课时）课程考核（2课时）八、实验与课程设计指导1. 实验指导进程管理实验：通过模拟进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等操作，理解进程管理的原理。