进程概念、进程控制

c语言实现进程控制的实验原理进程控制是操作系统中非常重要的一个概念，它涉及到对进程的创建、终止、挂起、恢复等操作。

本文将以C语言为例，介绍进程控制的实验原理。

一、进程控制的基本概念进程是计算机系统中正在运行的程序的实例。

操作系统通过进程控制来管理和控制进程的运行。

进程控制的基本概念包括进程创建、进程终止、进程挂起和进程恢复等。

1. 进程创建进程的创建是指在操作系统中创建一个新的进程。

在C语言中，可以使用fork()函数来创建一个新的进程。

fork()函数会创建一个子进程，子进程是父进程的一个副本，它们共享代码段、数据段和堆栈段。

子进程的代码从fork()函数之后开始执行，而父进程的代码继续执行。

通过判断fork()函数的返回值，可以确定当前是在父进程还是子进程中。

2. 进程终止进程的终止是指进程的执行结束或被强制终止。

在C语言中，可以使用exit()函数来终止当前进程的执行。

exit()函数会将进程的退出状态传递给父进程，并释放进程所占用的系统资源。

3. 进程挂起和恢复进程的挂起是指将一个正在运行的进程暂停执行，而进程的恢复是指将一个挂起的进程重新开始执行。

在C语言中，可以使用sleep()函数来使进程挂起一段时间。

sleep()函数会暂停当前进程的执行，直到指定的时间过去。

而进程的恢复可以通过设置一个定时器来实现，当定时器时间到达时，进程将恢复执行。

二、进程控制的实验原理为了更好地理解进程控制的原理，我们可以通过一个简单的实验来进行演示。

我们创建一个C语言程序，其中包含一个主进程和一个子进程。

主进程负责创建子进程，并通过信号机制来控制子进程的挂起和恢复。

```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>// 子进程的处理函数void child_process(){printf("Child process starts running.\n");sleep(5);printf("Child process finishes.\n");exit(0);}int main(){pid_t pid;// 创建子进程pid = fork();if (pid < 0){printf("Failed to create child process.\n"); return -1;}else if (pid == 0){// 子进程child_process();}else{// 父进程printf("Parent process starts running.\n");// 等待子进程运行5秒后发送SIGSTOP信号，使其挂起sleep(5);printf("Parent process sends SIGSTOP signal.\n");kill(pid, SIGSTOP);// 等待2秒后发送SIGCONT信号，使子进程恢复执行sleep(2);printf("Parent process sends SIGCONT signal.\n");kill(pid, SIGCONT);// 等待子进程结束wait(NULL);printf("Parent process finishes.\n");}return 0;}```在上面的代码中，我们首先使用fork()函数创建了一个子进程。

操作系统进程控制实验报告一、实验目的操作系统进程控制是操作系统中的重要概念和核心功能之一。

本次实验的目的在于深入理解操作系统中进程的概念、状态及其转换，掌握进程创建、终止、阻塞和唤醒等操作的实现原理和方法，通过实际编程和调试，观察进程的行为和特性，从而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，编程语言为 C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019。

三、实验原理（一）进程的概念进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，它包含了程序代码、数据、堆栈等资源。

进程具有独立性、动态性和并发性等特点。

（二）进程的状态进程的状态通常包括就绪态、运行态和阻塞态。

就绪态表示进程已具备运行条件，等待被调度；运行态表示进程正在 CPU 上执行；阻塞态表示进程因等待某个事件而暂停执行。

（三）进程控制的基本操作1、进程创建：通过系统调用创建新的进程，为其分配资源并初始化。

2、进程终止：当进程完成任务或出现异常时，结束其执行并回收资源。

3、进程阻塞：进程在等待某个事件时，主动进入阻塞态。

4、进程唤醒：当等待的事件发生时，将阻塞的进程唤醒，使其进入就绪态。

四、实验内容与步骤（一）进程创建1、编写 C+＋程序，使用系统提供的函数创建新的进程。

2、在新进程中执行特定的任务，例如打印输出信息。

｀｀｀cppinclude ＜windowsh>include ＜iostream>int main(）｛STARTUPINFO si;PROCESS_INFORMATION pi;ZeroMemory(＆si, sizeof(si)）；sicb ＝ sizeof(si)；ZeroMemory(＆pi, sizeof(pi)）；／／创建新进程if （！CreateProcess(NULL, ／／应用程序名称＂C:＼＼Path\＼To\＼Your\＼ChildProcessexe"，／／命令行参数NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, ＆si, ＆pi)）｛std:：cerr ＜＜＂CreateProcess failed Error code: ＂＜＜GetLastError(）＜＜ std:：endl;return 1;｝／／等待子进程结束WaitForSingleObject(pihProcess, INFINITE)；／／关闭进程和线程句柄CloseHandle(pihProcess)；CloseHandle(pihThread)；return 0;｝｀｀｀（二）进程终止1、在创建的进程中设置条件，当满足条件时主动终止进程。

简介进程的概念我们学习的许多内容，如果分成了很多的小部分来记忆，是比较容易掌握和记住的。

但是，这样不利于孩子养成分析和总结的习惯，也就是说，只知其然而不知其所以然。

进程是一个变量。

在数学领域里，它有以下定义：定义一：进程是指CPU执行程序时的一次运行活动。

通俗地说，进程是CPU进行的一次具体的“工作”。

进程由程序计数器PC和程序状态字CS组成。

程序计数器PC保存着指令执行的顺序号；而程序状态字CS则反映出进程在某段时间内的执行情况。

即进程在时间上的开始和结束。

定义二：进程是程序或者任务处于运行状态的集合。

一个进程是由进程控制块CPURIB和一段描述该进程的数据区构成的。

例如：图形用户界面和中断系统中的进程都是运行中的程序或者任务。

由于多道程序的执行，可能使进程暂停运行，所以CPU通常会设置一些中断处理程序，供进程调用。

中断是指CPU暂停当前正在执行的程序，去处理中断事件，从而避免影响其他程序的运行。

定义三：进程是独立执行顺序程序的基本单位。

在通信的电子计算机中，可以同时存在一个运行的程序和若干个处于等待状态的程序。

在同一时刻，可以有若干个进程并行地运行。

为了表示和区别进程，人们引入了“进程控制块”这一概念。

通过对这一控制块的分析，就可以区别出不同的进程。

【引申】进程又可以理解为用户操作系统在执行过程中所需要经过的步骤。

从文件到磁盘上的分区，再到用户启动计算机并运行Windows，再到用户退出计算机，整个过程都属于进程范畴。

那么什么叫做进程呢？进程是一种特殊的程序，它既包括了一般意义上的程序代码，还包含了相关的数据信息、控制信息等。

因此，一个完整的进程应该满足以下条件： 1）必须是一个可执行的程序（即进程）； 2）必须包含一个或几个用于管理和控制进程的程序模块； 3）必须拥有自己的数据空间，且这个数据空间与外界隔离； 4）必须有一个或几个调度和控制程序来管理进程； 5）进程必须被管理员所创建。

【本质】所谓进程，就是指用户操作系统在执行过程中所需要经过的步骤。

操作系统：进程的概念和与程序的区别进程的概念和与程序的区别1、进程的定义进程是允许某个并发执⾏的程序在某个数据集合上的运⾏过程。

进程是由正⽂段、⽤户数据段及进程控制块共同组成的执⾏环境。

正⽂段存放被执⾏的机器指令，⽤户数据段存放进程在执⾏时直接进⾏操作的⽤户数据。

进程控制块存放程序的运⾏环境，操作系统通过这些数据描述和管理进程。

2、进程的特征进程是操作系统管理的实体，对应了程序的执⾏过程，具有以下⼏个特征。

并发性。

多个进程实体能在⼀段时间间隔内同时运⾏。

并发性是进程和现代操作系统的重要特征。

动态性。

进程是进程实体的执⾏过程。

进程的动态性表现在因执⾏程序⽽创建进程、因获得CPU⽽执⾏进程的指令、因运⾏终⽌⽽被撤销的动态变化过程。

此外，进程在创建后还有进程状态的变化。

独⽴性。

在没有引⼊线程概念的操作系统中，进程是独⽴运⾏和资源调度的基本单位。

异步性。

是指进程的执⾏时断时续，进程什么时候执⾏、什么时候暂停都⽆法预知，呈现⼀种随机的特性。

结构特征。

进程实体包括⽤户正⽂段、⽤户数据段和进程控制块。

3、进程与程序的⽐较3.1、进程与程序的区别程序是静态的，进程是动态的，程序是存储在某种介质上的⼆进制代码，进程对应了程序的执⾏过程，系统不需要为⼀个不执⾏的程序创建进程，⼀旦进程被创建，就处于不断变化的动态过程中，对应了⼀个不断变化的上下⽂环境。

程序是永久的，进程是暂时存在的。

程序的永久性是相对于进程⽽⾔的，只要不去删除它，它可以永久的存储在介质当中。

3.2、进程与程序的联系进程是程序的⼀次执⾏，⽽进程总是对应⾄少⼀个特定的程序。

⼀个程序可以对应多个进程，同⼀个程序可以在不同的数据集合上运⾏，因⽽构成若⼲个不同的进程。

⼏个进程能并发地执⾏相同的程序代码，⽽同⼀个进程能顺序地执⾏⼏个程序。

关于进程和程序的区别，《现代操作系统》中⽤了⼀个⽐喻形象说明：⼀位有⼀⼿好厨艺的计算机科学家正在为他的⼥⼉烘制⽣⽇蛋糕。

他有做⽣⽇蛋糕的⾷谱，厨房⾥有所需要的原料，在这个⽐喻中，做蛋糕的⾷谱就是程序（即⽤适当形式描述的算法），计算机科学家就是处理机（CPU），⽽做蛋糕的各种原料就是输⼊数据。

操作系统-进程概念⼀、定义（Process） 进程是具有独⽴功能的程序关于某个数据集合上的⼀次运⾏活动，是系统进⾏资源分配和调度的独⽴单位1、进程是程序的⼀次执⾏过程，是对CPU的抽象，是正在运⾏的程序的抽象2、每个进程具有独⽴的地址空间3、操作系统通过调度将CPU的控制权交给某个进程⼆、进程控制块PCB(Process Control Block) ⼜称进程描述符，进程属性，是操作系统⽤于管理控制进程的⼀个专门的数据结构，记录进程的各种属性PCB是系统感知进程存在的唯⼀标志，进程与PCB是⼀⼀对应的 进程表：所有进程的PCB集合三、PCB包含哪些信息 进程描述信息进程标识符PID，唯⼀，整数，进程名（不唯⼀），⽤户标识符userID，进程组关系（兄弟⽗⼦关系） 进程控制信息当前状态，优先级，代码执⾏⼊⼝，运⾏统计信息，进程间同步和通信，进程队列指针，进程消息队列指针 所拥有的资源和使⽤情况虚拟地址空间的状况，打开⽂件列表 CPU现场信息进程不运⾏时的寄存器值和指向该进程的页表的指针四、进程状态及状态转换 运⾏态（Running）占有CPU，并在CPU上运⾏ 就绪态（Ready）已经具备运⾏条件，但由于没有空闲CPU，⽽暂时不能运⾏ 等待态(Waiting/Blocked)或叫阻塞态，封锁态，睡眠态，因等待某⼀事件⽽暂时不能运⾏ 操作系统通常将进程状态分为多种模型，这⾥给出三状态和五状态五、进程队列1、操作系统为每⼀类进程建⽴⼀个或多个队列2、队列元素为PCB3、伴随进程状态的改变，其PCB从⼀个队列进⼊另⼀个队列上图中，⼀个进程创建后经许可（提交）进⼊就绪队列，经过调度进⼊CPU，如果正常处理完毕会释放，如超时重新进⼊就绪队列如果还有各种等待事件，则进⼊各类等待事件队列，当相应的事件发⽣后再次进⼊就绪队列，等待调度进⼊CPU六、上下⽂切换定义：CPU硬件状态从⼀个进程换到另⼀个进程的过程进程在运⾏时，其硬件状态保存在CPU上的寄存器中（只有⼀套）进程不运⾏时，这些寄存器的值保存在进程控制块PCB中，当操作系统要运⾏⼀个新的进程时，需要将这个进程的PCB中的值送到对应的寄存器中，这也是下⼀篇要讲的线程的概念。

操作系统-进程的概念计算机中，CPU是最宝贵的资源，为了提⾼CPU的利⽤率，引⼊了多道程序设计的概念。

当内存中多个程序存在时，如果不对⼈们熟悉的“程序”的概念加以扩充，就⽆法刻画多个程序共同运⾏时系统呈现出的特征。

⼀、进程的引⼊多道程序系统中，程序具有：并⾏、制约以及动态的特征。

程序概念难以便是和反映系统中的情况：1. 程序是⼀个静态的概念程序是完成某个功能的指令集和。

系统实际上是出于不断变化的状态中，程序不能反映这种动态性。

2. 程序概念不能反映系统中的并⾏特性例如：两个C语⾔源程序由⼀个编译程序完成编译，若⽤程序概念理解，内存中只有⼀个编译程序运⾏（两个源程序看作编译程序的输⼊数据），但是这样⽆法说明⽩内存中运⾏着两个任务。

程序的概念不能表⽰这种并⾏情况，反映不了他们活动的规律和状态变化。

就像不能⽤菜谱（程序）代替炒菜（程序执⾏的过程）⼀样（这句话我稍微修改了⼀下，感觉应该是这样表诉才对）⼆、进程的定义进程：⼀个具有⼀定独⽴功能的程序关于某个数据集合的⼀次运⾏活动，是系统进⾏资源分配和调度运⾏的基本单位三、进程与程序的差别1. 进程是⼀个动态的概念进程是程序的⼀次执⾏过程，是动态概念程序是⼀组有序的指令集和，是静态概念2. 不同的进程可以执⾏同⼀个程序区分进程的条件：所执⾏的程序和数据集合。

两个进程即使执⾏在相同的程序上，只要他们运⾏在不同的数据集合上，他们也是两个进程。

例如：多个⽤户同时调⽤同⼀个编译程序编译他们编写的C语⾔源程序，由于编译程序运⾏在不同的数据集合（不同的C语⾔源程序）上，于是产⽣了⼀个个不同的进程3. 每个进程都有⾃⼰的⽣命周期当操作系统要完成某个任务时，它会创建⼀个进程。

当进程完成任务之后，系统就会撤销这个进程，收回它所占⽤的资源。

从创建到撤销的时间段就是进程的⽣命期4. 进程之间存在并发性在⼀个系统中，同时会存在多个进程。

他们轮流占⽤CPU和各种资源5. 进程间会相互制约进程是系统中资源分配和运⾏调度的单位，在对资源的共享和竞争中，必然相互制约，影响各⾃向前推进的速度6. 进程可以创建⼦进程，程序不能创建⼦程序7. 从结构上讲，每个进程都由程序、数据和⼀个进程控制块（Process Control Block, PCB）组成四、进程的重要特征1. 动态特征：进程对应于程序的运⾏，动态产⽣、消亡，在其⽣命周期中进程也是动态的、2. 并发特征：任何进程都可以同其他进程⼀起向前推进3. 独⽴特征：进程是相对完整的调度单位，可以获得CPU，参与并发执⾏4. 交往特征：⼀个进程在执⾏过程中可与其他进程产⽣直接或间接关系5. 异步特征：每个进程都以相对独⽴、不可预知的速度向前推进6. 结构特征：每个进程都有⼀个PCB作为他的数据结构进程最基本的特征是并发和共享特征五、进程的状态与转换1. 进程的三种基本状态a. 运⾏状态：获得CPU的进程处于此状态，对应的程序在CPU上运⾏着b. 阻塞状态：为了等待某个外部事件的发⽣（如等待I/O操作的完成，等待另⼀个进程发来消息），暂时⽆法运⾏。

什么是进程在计算机系统中，进程（process）是指计算机程序在执行时的实体。

它是系统进行资源分配和调度的一个基本单位。

进程是操作系统中的一个概念，用来描述正在运行的一个程序。

每个进程都有自己的地址空间、数据栈和控制栈，并且能够与其他进程进行通信。

进程的概念首次出现在1960年代的多道程序设计环境中。

在这种环境中，计算机系统能够同时运行多个程序，但是由于计算机资源的限制，每个程序都需要独享一部分资源，如 CPU 时间、内存空间等。

为了能够管理这些资源，操作系统引入了进程的概念。

一个进程拥有自己的程序计数器、寄存器和栈，用于保存程序的执行状态和运行过程中产生的临时数据。

每个进程都独立运行，彼此之间互不影响。

操作系统会为每个进程分配一定的资源，如内存空间、文件句柄等。

进程可以通过系统调用来申请和释放资源，以完成各种操作。

进程的状态通常包括就绪、运行、阻塞和终止。

就绪状态表示进程已经准备好了，只等待系统调度它执行。

运行状态表示进程正在CPU 上执行。

阻塞状态表示进程暂时无法执行，通常是因为它正在等待某种资源，如磁盘输入输出或用户输入等。

终止状态表示进程已经完成了执行，即将被系统回收。

进程调度是操作系统中的一个重要功能，其目的是合理地分配和利用系统资源，以提高系统的吞吐率和响应速度。

操作系统通过轮转、优先级调度等算法来决定进程的执行顺序。

进程调度是一个复杂的问题，需要考虑多个因素，如进程的优先级、等待时间、资源需求等。

进程之间的通信是操作系统中的另一个重要概念。

进程可以通过共享内存、消息传递、管道等方式来进行通信。

通信的目的是让不同进程之间能够共享数据和相互协作，从而实现更复杂的功能。

进程还可以创建子进程，子进程是由父进程创建的进程。

子进程可以继承父进程的地址空间和文件描述符，从而能够与父进程共享数据和资源。

子进程可以以任何合法的方式终止，而不会影响到父进程和其他子进程。

进程是操作系统的核心概念之一，它负责管理和调度计算机系统中的各个程序。