操作系统实验一模拟进程状态转换

实验进程状态转换及其PCB的变化、程序流程图：、使用的数据结构及说明:在本实验中，主要用到的数据结构是PCB的结构，其中PCB的数据结构如下: struct PCB {int P_ld;char P_Name[10];char P_State[10];int P_Ru ntime;int P_Requiry; struct PCB * n ext ;l -//PCB 的ID 号//PCB的名称//PCB状态//PCB的所需要的运行时间//PCB所需要的资源要求//PCB块的下一个指针其中，P_Id,和P_Name 用来标示一个进程，而P_State用来标示进程的五种状态:Create_state,Ready_state,Block_state,Run_state,Exit_state 。

P_Runtime 标示要完成一个进程所需 要的时间。

P_Requiry 标示一个进程的执行所需要的其他条件， 当其他的条件满足， 则 P_Requiry 置1,否则置0。

Struct PCB * next 用来指向同一队列中的下一个PCB 块。

三、程序源代码 :#include"stdlib.h" #include"stdio.h" #include"string.h"/********** globle structure and viable ******/ struct PCB//PCB 的 ID 号//PCB 的名称//PCB 状态//PCB 的所需要的运行时间 //PCB 所需要的资源要求 //PCB 块的下一个指针{ p=*head; q=p->next;p=q;q=q->next;}// 将节点插入队列{int P_Id;char P_Name[10]; char P_State[10]; int P_Runtime; int P_Requiry; struct PCB * next ; } ;struct PCB * Create_state; struct PCB * Run_state; struct PCB * Ready_state; struct PCB * Block_state; struct PCB * Exit_state; int signal4=0; int signal5=0;// 创建状态 // 运行状态 // 就绪状态 // 阻塞状态// 退出状态 // 标示进程 // 标示进程的完成状态 的完成状态void InsertQueue(struct PCB **head,struct PCB *node){struct PCB * p,*q; node->next=NULL; if(*head==NULL){*head=node;}Else/* insert node function */// 如果队列为空// 队列不空while(q!=NULL) {// 找到最后的元素位置p->next=node;void DeleteQueue(struct PCB **head,struct PCB *node) {struct PCB *p,*q; q=*head;if(node->P_Requiry)printf("this process resource is ready \n");elseprintf("this process resource is not ready ! \n");}void DispatchToBlock(struct PCB *node) // /* dispatch to block function*/ { // 调度到阻塞状态的函数//struct PCB *p=(struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB));if(!node->P_Requiry) // 如果所需要的资源没有满足则，调度到阻塞状态 { strcpy(node->P_State,"block");InsertQueue(&Block_state,node); // 插入到阻塞队列 Display_Process(node);if(*head==NULL||node==NULL) return ; if(*head==node) { *head=(*head)->next; return; } Else { while(q->next!=p&&q->next!=NULL)q=q->next; q=p->next; p->next=NULL;}} void Display_Process(struct PCB * node) {printf("\n\nthis process Id is printf("this process name is printf("this process state is printf("this process Runtime is // 如果队列为空，返回 // 如果要删除的元素是队首元素// 如果不是队列的首元素// 打印进程状态的元素函数 : %d \n",node->P_Id); : %s \n",node->P_Name); : on %s \n ",node->P_State); : %d \n",node->P_Runtime);// 撤销进程，从队列中删除元素void DispatchToReady(struct PCB *node) // dispatch to ready state{ // 调度到就绪状态的函数 if(node->P_Requiry) // 如果所需的资源满足，则调度{strcpy(node->P_State,"Ready");InsertQueue(&Ready_state,node); Display_Process(node);}}void DispatchBlockToReady() //dispatch the process to readyqueueInsertQueue(&Ready_state,p);printf("process4 will be in the state of ready!\n"); Display_Process(p);} if(signal5&&p->P_Id==5){DeleteQueue(&Block_state,p); strcpy(p->P_State,"ready");InsertQueue(&Ready_state,p);printf("process5 will be in the state of ready!\n"); Display_Process(p);} } }void Create_Process(){int i;struct PCB *p; char name[10];{ struct PCB*p,*q;q=Block_state; while(q!=NULL){p=q; q=q->next;if(signal4&&p->P_Id==4){DeleteQueue(&Block_state,p); strcpy(p->P_State,"ready");// 从阻塞状态调度到就绪状态函数 // 如果阻塞状态队列不空//如果所需要的资源满足// 创建进程函数strcpy(name,"process"); // 动态创建 2 个处于阻塞状态的进程p=(struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB)); p->P_Id=i; name[7]=i+'0';name[8]='\0'; strcpy(p->P_Name,name); strcpy(p->P_State,"create");p->P_Runtime=1; // 所需要的时间片为 1 p->P_Requiry=0; Display_Process(p); sleep(4);printf(" \n process%d will be in the state of Block, waiting the resource ready \n\n",i); DispatchToBlock(p); // 同时调度到阻塞队列// 创建 4 个就绪状态的队列p=(struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB)); p->P_Id=i; name[7]=i+'0'; name[8]='\0';strcpy(p->P_Name,name); strcpy(p->P_State,"create"); p->P_Requiry=1; p->P_Runtime=2; elsep->P_Runtime=1; Display_Process(p); sleep(4);printf(" \n process%d will be in the state of Ready, waiting to run \n\n",i); DispatchToReady(p);void display(struct PCB **head) {struct PCB *p,*q; p=*head;for(i=1;i<3;i++){for(i=3;i<7;i++){if(i==6)// 在这里个进程 6while(p!=NULL) { sleep(2);//printf("\n\n///////////////////////////////////\n"); printf("\n\nthis process Id is printf("this process name is printf("this process state is printf("this process Runtime is if(p->P_Requiry)printf("this process resource is ready \n");elseprintf("this process resource is not ready ! \n"); p=p->next;} }{printf("this process is not finished,will be dispatch to the ready queue!!\n"); DeleteQueue(&Ready_state,p);strcpy(p->P_State,"ready"); InsertQueue(&Ready_state,p);Display_Process(p);}Else // 执行完成，则跳出，并发送相应的信息 {printf("\n\nProcess%d is finished and will be in the state of exit!\n\n",p->P_Id);if(p->P_Id==4) signal4=1; if(p->P_Id==5) signal5=1; } if(signal4||signal5)DispatchBlockToReady(); // 如果资源满足，则将进程调度到就绪队列 q=q->next;p=q;}if(q==NULL) printf("\nthere is no process ready!\n STOP Machine!!!\n");}int main(int argc,char * argv[]) // 主函数: %d \n",p->P_Id); : %s \n",p->P_Name); : on %s \n ",p->P_State); : %d \n",p->P_Runtime);void Process_Run(){struct PCB *p,*q; p=Ready_state; q=p;while(p!=NULL){if(p->P_Runtime<=0) break; strcpy(p->P_State,"running"); Display_Process(p);p->P_Runtime=p->P_Runtime-1; sleep(4);if(p->P_Runtime>0)// 进程运行函数// 就绪队列不空则继续执行 // 如果时间片执行完了，则跳出循环// 没有完成，则进入就绪队列{int i;char c='c'; // 界面printf("\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ \n"); printf(" Ding Hai bo\n");printf(" ..... P ress s to start the process ...... \n");scanf("%c",&c);while(1){if(c=='s')break; scanf("%c",&c);}Create_Process(); // 调用创建进程函数printf("\n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n"); printf("\n>>>>>>> Display the Ready queue >>>>>>>>>>>>>>>\n"); sleep(5);display(&Ready_state); //////////////// 显示就绪队列里的进程printf("\n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n");printf("\n>>>>>>>> Display the Block queue >>>>>>>>>>>>\n");sleep(5); // 显示阻塞队列函数display(&Block_state); /////////////////////printf("\n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n\n\n");printf("\n>>>>>>>> Now the process start to run >>>>>>>>>>>\n");sleep(5);Process_Run(); // 调用进程运行函数}四、运行结果及说明：运行结果的截图：下面的运行结果是程序执行的每一步进程调度的显示，从进程的创建到进程的执行，结束，每一步进程调度都有显示。

实验一、进程调度实验报告一、实验目的进程调度是操作系统中的核心功能之一，其目的是合理地分配 CPU 资源给各个进程，以提高系统的整体性能和资源利用率。

通过本次实验，我们旨在深入理解进程调度的原理和算法，掌握进程状态的转换，观察不同调度策略对系统性能的影响，并通过实际编程实现来提高我们的编程能力和对操作系统概念的理解。

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1、进程状态进程在其生命周期中会经历不同的状态，包括就绪态、运行态和阻塞态。

就绪态表示进程已经准备好执行，只等待 CPU 分配；运行态表示进程正在 CPU 上执行；阻塞态表示进程由于等待某个事件（如 I/O操作完成）而暂时无法执行。

2、调度算法常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）等。

先来先服务算法按照进程到达的先后顺序进行调度。

短作业优先算法优先调度执行时间短的进程。

时间片轮转算法将 CPU 时间划分成固定大小的时间片，每个进程轮流获得一个时间片执行。

四、实验内容1、设计并实现一个简单的进程调度模拟器定义进程结构体，包含进程 ID、到达时间、执行时间、剩余时间等信息。

实现进程的创建、插入、删除等操作。

实现不同的调度算法。

2、对不同调度算法进行性能测试生成一组具有不同到达时间和执行时间的进程。

分别采用先来先服务、短作业优先和时间片轮转算法进行调度。

记录每个算法下的平均周转时间、平均等待时间等性能指标。

五、实验步骤1、进程结构体的定义｀｀｀c+＋struct Process ｛int pid;int arrivalTime;int executionTime;int remainingTime;int finishTime;int waitingTime;int turnaroundTime;｝；｀｀｀2、进程创建函数｀｀｀c+＋void createProcess(Process processes, int& numProcesses, int pid, int arrivalTime, int executionTime) ｛processesnumProcessespid ＝ pid;processesnumProcessesarrivalTime ＝ arrivalTime;processesnumProcessesexecutionTime ＝ executionTime;processesnumProcessesremainingTime ＝ executionTime;numProcesses+＋；｝｀｀｀3、先来先服务调度算法实现｀｀｀c+＋void fcfsScheduling(Process processes, int numProcesses) ｛int currentTime ＝ 0;for （int i ＝ 0; i ＜ numProcesses; i+＋）｛if （currentTime ＜ processesiarrivalTime) ｛currentTime ＝ processesiarrivalTime;｝processesistartTime ＝ currentTime;currentTime ＋＝ processesiexecutionTime;processesifinishTime ＝ currentTime;processesiwaitingTime ＝ processesistartTime processesiarrivalTime;processesiturnaroundTime ＝ processesifinishTime processesiarrivalTime;｝｝｀｀｀4、短作业优先调度算法实现｀｀｀c+＋void sjfScheduling(Process processes, int numProcesses) ｛int currentTime ＝ 0;int minExecutionTime, selectedProcess;bool found;while （true) ｛found ＝ false;minExecutionTime ＝ INT_MAX;selectedProcess ＝－1;for （int i ＝ 0; i ＜ numProcesses; i+＋）｛if （processesiarrivalTime ＜＝ currentTime ＆＆processesiremainingTime ＜ minExecutionTime ＆＆processesiremainingTime ＞ 0) ｛found ＝ true;minExecutionTime ＝ processesiremainingTime;selectedProcess ＝ i;｝｝if （！found) ｛break;｝processesselectedProcessstartTime ＝ currentTime;currentTime ＋＝ processesselectedProcessremainingTime;processesselectedProcessfinishTime ＝ currentTime;processesselectedProcesswaitingTime ＝processesselectedProcessstartTime processesselectedProcessarrivalTime;processesselectedProcessturnaroundTime ＝processesselectedProcessfinishTime processesselectedProcessarrivalTime;processesselectedProcessremainingTime ＝ 0;｝｝｀｀｀5、时间片轮转调度算法实现｀｀｀c+＋void rrScheduling(Process processes, int numProcesses, int timeSlice) ｛int currentTime ＝ 0;Queue<int> readyQueue;for （int i ＝ 0; i ＜ numProcesses; i+＋）｛readyQueueenqueue(i)；｝while （！readyQueueisEmpty(））｛int currentProcess ＝ readyQueuedequeue(）；if （processescurrentProcessarrivalTime ＞ currentTime) ｛currentTime ＝ processescurrentProcessarrivalTime;｝if （processescurrentProcessremainingTime ＜＝ timeSlice) ｛currentTime ＋＝ processescurrentProcessremainingTime;processescurrentProcessfinishTime ＝ currentTime;processescurrentProcesswaitingTime ＝processescurrentProcessstartTime processescurrentProcessarrivalTime;processescurrentProcessturnaroundTime ＝processescurrentProcessfinishTime processescurrentProcessarrivalTime;processescurrentProcessremainingTime ＝ 0;｝ else ｛currentTime ＋＝ timeSlice;processescurrentProcessremainingTime ＝ timeSlice;readyQueueenqueue(currentProcess)；｝｝｝｀｀｀6、性能指标计算函数｀｀｀c+＋void calculatePerformanceMetrics(Process processes, int numProcesses, double& averageWaitingTime, double& averageTurnaroundTime) ｛double totalWaitingTime ＝ 0, totalTurnaroundTime ＝ 0;for （int i ＝ 0; i ＜ numProcesses; i+＋）｛totalWaitingTime ＋＝ processesiwaitingTime;totalTurnaroundTime ＋＝ processesiturnaroundTime;｝averageWaitingTime ＝ totalWaitingTime ／ numProcesses; averageTurnaroundTime ＝ totalTurnaroundTime ／ numProcesses;｝｀｀｀7、主函数｀｀｀c+＋int main(）｛Process processes100;int numProcesses ＝ 0;／／创建进程createProcess(processes, numProcesses, 1, 0, 5)；createProcess(processes, numProcesses, 2, 1, 3)；createProcess(processes, numProcesses, 3, 2, 4)；createProcess(processes, numProcesses, 4, 3, 2)；／／先来先服务调度fcfsScheduling(processes, numProcesses)；double fcfsAverageWaitingTime, fcfsAverageTurnaroundTime;calculatePerformanceMetrics(processes, numProcesses, fcfsAverageWaitingTime, fcfsAverageTurnaroundTime)；cout ＜＜＂先来先服务调度的平均等待时间：＂＜＜fcfsAverageWaitingTime ＜＜ endl;cout ＜＜＂先来先服务调度的平均周转时间：＂＜＜fcfsAverageTurnaroundTime ＜＜ endl;／／短作业优先调度sjfScheduling(processes, numProcesses)；double sjfAverageWaitingTime, sjfAverageTurnaroundTime;calculatePerformanceMetrics(processes, numProcesses, sjfAverageWaitingTime, sjfAverageTurnaroundTime)；cout ＜＜＂短作业优先调度的平均等待时间：＂＜＜sjfAverageWaitingTime ＜＜ endl;cout ＜＜＂短作业优先调度的平均周转时间：＂＜＜sjfAverageTurnaroundTime ＜＜ endl;／／时间片轮转调度（时间片为 2）rrScheduling(processes, numProcesses, 2)；double rrAverageWaitingTime, rrAverageTurnaroundTime;calculatePerformanceMetrics(processes, numProcesses, rrAverageWaitingTime, rrAverageTurnaroundTime)；cout ＜＜＂时间片轮转调度（时间片为 2）的平均等待时间：＂＜＜ rrAverageWaitingTime ＜＜ endl;cout ＜＜＂时间片轮转调度（时间片为 2）的平均周转时间：＂＜＜ rrAverageTurnaroundTime ＜＜ endl;return 0;｝｀｀｀六、实验结果与分析1、先来先服务调度平均等待时间：40平均周转时间：85分析：先来先服务调度算法简单直观，但对于短作业可能会造成较长的等待时间，导致平均等待时间和平均周转时间较长。

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。

操作系统实验一模拟进程状态转换四、运行结果：图1 创建2个进程，因为这时cpu空闲所以内核调度，b优先级高先执行图2 超时，因为这时cpu空闲所以内核调度，b优先级还是比a高所以先执行图3 2个进程均被阻塞，其中一旦进程被阻塞就会引发调度图4 唤醒1个进程，从阻塞队列取队首放到就绪队列队尾，由于这时cpu空闲所以内核调度五、源代码：#include<cstdio>#include<algorithm>using namespace std;int Ready_len=0;int Blocked_len=0;int CPU_state=0;struct PCB{char name;int priority;int needtime;bool operator < (const PCB &b) const{return priority>b.priority;}};PCB Ready[100];PCB Blocked[100];PCB Cpu;bool dispatch();bool creat(int NUM){//创建一个新的进程while(NUM--){printf("输入进程名(一个字符)、所需时间(一个整数)、优先级(一个整数): \n");scanf("%s%d%d",&(Ready[Ready_len].name),&(Ready[Ready_len ].needtime),&(Ready[Ready_len].priority));getchar();Ready_len++;}if(CPU_state==0)//如果CPU空闲，则调度dispatch();}bool dispatch(){if(CPU_state==0){if(Ready_len!=0){sort(Ready,Ready+Ready_len);=Ready[0].name;Cpu.needtime=Ready[0].needtime;Cpu .priority=Ready[0].priority;if(Ready_len!=1)//就绪队列剔除队首元素for(int indx=1;indx<Ready_len;indx++){Ready[indx-1].name=Ready[indx].name;Ready[indx-1].needtime= Ready[indx].needtime;Ready[indx-1].priority=Ready[indx].priority;}Ready_len--;CPU_state=1;printf("***%c进程送往CPU执行\n",);Cpu.needtime--;Cpu.priority--;}else{printf("***就绪队列为空，无法调度\n");return false;}}else{printf("***CPU忙，无法调度\n");}}bool time_out(){if(CPU_state==1){if(Cpu.needtime==0)printf("***%c时间片用完，并且执行完毕，被释放\n",);else{Ready[Ready_len].name=;Ready[Ready_len].needtime= Cpu.needtime;Ready[Ready_len].priority=Cpu.priority;Ready_len++;printf("***%c时间片用完\n",);}CPU_state=0;=0;Cpu.needtime=0;Cpu.priority=0;if(Ready_len!=0)//时间片用完，如果就绪队列不为空，则调度dispatch();}else{printf("***没有进程在CPU中，无法超时\n");}}bool event_wait(){if(CPU_state==1){Blocked[Blocked_len].name=;Blocked[Blocked_len].n eedtime=Cpu.needtime;Blocked[Blocked_len].priority=Cpu.priority;Blocked_len++;printf("***%c被阻塞\n",);CPU_state=0;if(Ready_len!=0)//进程被阻塞，如果就绪队列不为空，则调度dispatch();}elseprintf("***没有进程在CPU中，无法阻塞\n");}bool event_occur(){if(Blocked_len!=0){//sort(Blocked,Blocked+Blocked_len);Ready[Ready_len].name=Blocked[0].name;Ready[Ready_len].nee dtime=Blocked[0].needtime;Ready[Ready_len].priority=Blocked[0]. priority;Ready_len++;if(Blocked_len!=1)//阻塞队列剔除队首元素for(int indx=1;indx<Blocked_len;indx++){Blocked[indx-1].name=Blocked[indx].name;Blocked[indx-1].needti me=Blocked[indx].needtime;Blocked[indx-1].priority=Blocked[indx]. priority;}Blocked_len--;//printf("%d %d",Blocked_len,Ready_len);printf("***%c被唤醒\n",Ready[Ready_len-1].name);if(CPU_state==0)//如果CPU空闲，则调度dispatch();//printf("%d %d",Blocked_len,Ready_len);}elseprintf("***阻塞队列为空，无法唤醒\n");}int main(){int Cputime=1;while(1){printf("\n1:New\t\t\t2:Dispatch\n");printf("3:Timeout\t\t4:Event wait\n");printf("5:Event occur\t\t0:exit\n");printf("输入1--5实现相应的功能：\n");int select;scanf("%d",&select);getchar();switch(select){case 1:int num;printf("输入要创建的进程数：\n");scanf("%d",&num);getchar();creat(num);break;case 2:dispatch();break;case 3:time_out();break;case 4:event_wait();break;case 5:event_occur();break;case 0:exit(0);break;}printf("****************************Cputime:%3d********************* *******\n",Cputime);printf("状态\t\t进程名\t\t需要时间\t\t优先级\n");if(CPU_state){//显示CPU中的进程printf("Running:\t%c\t\t",);printf("%d\t\t\t",Cpu.needtime);printf("%d\n",Cpu.priority);}if(Ready_len){//显示Ready队列中的进程for(int a=0;a<Ready_len;a++){printf("Ready%d:\t\t",a);printf("%c\t\t",Ready[a].name);printf("%d\t\t\t",Ready[a].needtime);printf("%d\n",Ready[a].priority);}}if(Blocked_len){//显示Blocked队列中的程序for(int b=0;b<Blocked_len;b++){printf("Blocked%d:\t",b);printf("%c\t\t",Blocked[b].name);printf("%d\t\t\t",Blocked[b].needtime);printf("%d\n",Blocked[b].priority);}}printf("**************************************************************** ***\n");Cputime++;} }。

一、实验目的1. 理解进程的基本概念，包括进程的状态、生命周期、进程控制块（PCB）等。

2. 掌握进程调度算法的基本原理，包括先来先服务（FCFS）、时间片轮转（RR）、优先级调度等。

3. 通过模拟实验，加深对进程调度算法的理解，并评估其优缺点。

4. 提高编程能力，掌握C语言编程技巧。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C语言3. 开发环境：Visual Studio三、实验内容1. 定义进程控制块（PCB）结构体，包括进程ID、到达时间、运行时间、优先级、状态等信息。

2. 实现进程调度算法，包括FCFS、RR、优先级调度等。

3. 模拟进程创建、调度、运行、结束等过程。

4. 分析并比较不同调度算法的性能。

四、实验步骤1. 定义进程控制块（PCB）结构体：```ctypedef struct PCB {int pid; // 进程IDint arrivalTime; // 到达时间int runningTime; // 运行时间int priority; // 优先级int state; // 状态（就绪、运行、完成）} PCB;```2. 实现进程调度算法：```c// FCFS调度算法void FCFS(PCB processes, int n) {int currentTime = 0;for (int i = 0; i < n; i++) {if (processes[i].arrivalTime <= currentTime) { // 进程就绪processes[i].state = 1;// 执行进程currentTime += processes[i].runningTime; processes[i].state = 2; // 完成状态}}}// RR调度算法void RR(PCB processes, int n, int timeQuantum) {int currentTime = 0;for (int i = 0; i < n; i++) {if (processes[i].arrivalTime <= currentTime) {// 进程就绪processes[i].state = 1;// 执行进程currentTime += timeQuantum;if (currentTime > processes[i].runningTime) {currentTime -= processes[i].runningTime;processes[i].state = 2; // 完成状态} else {processes[i].state = 2; // 完成状态}}}}// 优先级调度算法void Priority(PCB processes, int n) {int currentTime = 0;for (int i = 0; i < n; i++) {if (processes[i].arrivalTime <= currentTime && processes[i].priority > 0) {// 进程就绪processes[i].state = 1;// 执行进程currentTime += processes[i].runningTime;processes[i].state = 2; // 完成状态processes[i].priority--; // 优先级降低 }}}```3. 模拟进程创建、调度、运行、结束等过程：```cint main() {int n = 5; // 进程数量PCB processes[n];// 初始化进程信息for (int i = 0; i < n; i++) {processes[i].pid = i + 1;processes[i].arrivalTime = i 2;processes[i].runningTime = 10;processes[i].priority = 10;processes[i].state = 0; // 初始化为就绪状态 }// FCFS调度算法FCFS(processes, n);// RR调度算法RR(processes, n, 3);// 优先级调度算法Priority(processes, n);// 打印进程调度结果for (int i = 0; i < n; i++) {printf("进程ID：%d，到达时间：%d，运行时间：%d，优先级：%d，状态：%d\n",processes[i].pid, processes[i].arrivalTime,processes[i].runningTime,processes[i].priority, processes[i].state);}return 0;}```4. 分析并比较不同调度算法的性能：- FCFS调度算法简单，但可能导致某些进程长时间得不到执行，产生“饥饿”现象。

一、实验背景及目的进程是操作系统中基本的活动单位，进程管理是操作系统核心功能之一。

为了深入理解进程的概念、进程状态转换、进程同步与互斥等知识，我们进行了进程管理实验。

本次实验旨在通过编写程序，模拟进程的创建、调度、同步与互斥等操作，加深对进程管理的理解。

二、实验内容及方法1. 进程创建与状态转换（1）使用系统调用fork()创建子进程，观察父进程和子进程的状态转换过程。

（2）使用系统调用exec()替换子进程的内容，观察子进程状态变化。

2. 进程调度（1）编写进程调度程序，实现最高优先数优先调度算法和先来先服务调度算法。

（2）模拟进程就绪队列，观察调度算法对进程执行顺序的影响。

3. 进程同步与互斥（1）使用信号量实现进程同步，观察进程同步效果。

（2）使用互斥锁实现进程互斥，观察进程互斥效果。

4. 进程通信（1）使用管道实现进程间通信，观察通信效果。

（2）使用共享内存实现进程间通信，观察通信效果。

三、实验结果与分析1. 进程创建与状态转换实验结果显示，使用fork()创建子进程后，父进程和子进程的状态均为运行态。

当父进程调用exec()替换子进程内容后，子进程状态变为僵尸态，父进程状态变为运行态。

这说明进程在创建和替换过程中，其状态发生了相应的变化。

2. 进程调度实验结果显示，最高优先数优先调度算法和先来先服务调度算法均能正确执行。

最高优先数优先调度算法下，优先级高的进程先执行；先来先服务调度算法下，先到达的进程先执行。

这说明两种调度算法均能实现进程的合理调度。

3. 进程同步与互斥实验结果显示，使用信号量实现进程同步时，进程能正确地按照规定的顺序执行；使用互斥锁实现进程互斥时，进程能正确地实现互斥访问共享资源。

这说明信号量和互斥锁在进程同步与互斥方面具有重要作用。

4. 进程通信实验结果显示，使用管道实现进程间通信时，进程能正确地接收和发送数据；使用共享内存实现进程间通信时，进程能正确地访问共享内存中的数据。

第1篇一、实验背景进程调度是操作系统核心功能之一，它负责在多道程序环境下，按照一定的策略对进程进行调度，以确保系统资源的合理分配和高效利用。

为了加深对进程调度算法的理解，本次实验采用模拟的方式，实现了先来先服务（FCFS）、时间片轮转（RR）和动态优先级调度（DP）三种算法，并对实验过程进行了详细记录和分析。

二、实验目的1. 理解进程调度的基本原理和不同调度算法的特点。

2. 掌握进程控制块（PCB）的设计与实现。

3. 通过模拟实验，验证三种调度算法的执行效果。

三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发环境：Visual Studio 2019四、实验内容1. 定义进程控制块（PCB）进程控制块是操作系统用于描述和管理进程的实体，它包含了进程的基本信息。

本实验中，PCB包含以下字段：- 进程ID：唯一标识一个进程。

- 到达时间：进程进入就绪队列的时间。

- 需要运行时间：进程完成所需的时间。

- 已运行时间：进程已运行的时间。

- 状态：进程当前的状态（就绪、运行、阻塞、完成）。

2. 实现三种调度算法（1）先来先服务（FCFS）算法FCFS算法按照进程到达就绪队列的顺序进行调度，先到先服务。

具体实现如下：- 将进程按照到达时间排序，形成就绪队列。

- 遍历就绪队列，依次执行进程，直到进程完成或被阻塞。

（2）时间片轮转（RR）算法RR算法将CPU时间划分为时间片，每个进程运行一个时间片后，让出CPU，等待下一个时间片。

具体实现如下：- 设置一个时间片大小。

- 将进程按照到达时间排序，形成就绪队列。

- 遍历就绪队列，每个进程执行一个时间片，如果进程未完成，则将其加入就绪队列队尾。

（3）动态优先级调度（DP）算法DP算法根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先执行。

具体实现如下：- 设置一个优先级阈值，当进程的优先级高于阈值时，将其加入就绪队列。

- 遍历就绪队列，选择优先级最高的进程执行，直到进程完成或被阻塞。

操作系统进程管理实验报告一、引言在现代计算机科学中，操作系统的进程管理是确保系统高效运行的关键环节。

本实验旨在通过观察和分析操作系统的进程管理行为，深入理解进程的创建、运行和终止过程，以及操作系统如何对进程进行调度和资源分配。

二、实验目标1、理解进程的基本概念、进程状态及转换。

2、掌握进程的创建、终止和调度方法。

3、观察和分析进程在运行过程中的资源消耗和调度行为。

4、分析操作系统对进程的资源分配和调度策略对系统性能的影响。

三、实验环境与工具本实验在Linux操作系统上进行，使用GNU/Linux环境下的工具进行进程的创建、监控和调度。

四、实验步骤与记录1、创建进程：使用shell命令“fork”创建一个新的进程。

记录下父进程和子进程的PID，以及它们在内存中的状态。

2、进程状态观察：使用“ps”命令查看当前运行进程的状态，包括进程的PID、运行时间、CPU使用率等。

同时，使用“top”命令实时监控系统的CPU、内存等资源的使用情况。

3、进程调度：在“crontab”中设置定时任务，观察系统如何根据预设的调度策略分配CPU资源给各个进程。

4、资源分配：通过修改进程的优先级（使用“nice”命令），观察系统如何调整资源分配策略。

5、终止进程：使用“kill”命令终止一个进程，并观察系统如何处理该进程占用的资源。

五、实验结果与分析1、创建进程：通过“fork”系统调用，成功创建了一个新的进程，并获取了父进程和子进程的PID。

在内存中，父进程和子进程的状态分别为“running”和“ready”。

2、进程状态观察：使用“ps”命令可以看到父进程和子进程的状态均为“running”，同时显示了它们的CPU使用率和运行时间等信息。

通过“top”命令，可以实时监控系统的CPU、内存等资源的使用情况，为进一步分析提供了数据支持。

3、进程调度：在“crontab”中设置定时任务后，系统会根据预设的调度策略以及各个进程的运行状态，动态地分配CPU资源给各个进程。

一、实验目的1. 理解进程的概念和进程状态转换。

2. 掌握进程同步与互斥的基本方法。

3. 学习使用信号量实现进程同步与互斥。

4. 熟悉进程调度算法。

二、实验环境1. 操作系统：Windows/Linux2. 编程语言：C/C++3. 开发工具：Visual Studio/Code::Blocks三、实验内容1. 进程状态转换2. 进程同步与互斥3. 信号量实现进程同步与互斥4. 进程调度算法四、实验步骤1. 进程状态转换```c#include <stdio.h>#include <unistd.h>void print_status(int state) {switch (state) {case 1: printf("创建状态\n"); break; case 2: printf("就绪状态\n"); break;case 3: printf("运行状态\n"); break; case 4: printf("阻塞状态\n"); break; case 5: printf("终止状态\n"); break; default: printf("未知状态\n"); break; }}int main() {int state = 1;print_status(state);sleep(1);state = 2;print_status(state);sleep(1);state = 3;print_status(state);sleep(1);state = 4;print_status(state);sleep(1);state = 5;print_status(state);return 0;}```2. 进程同步与互斥```c#include <stdio.h>#include <pthread.h>pthread_mutex_t lock;void thread_func(void arg) {pthread_mutex_lock(&lock);printf("线程 %d 进入临界区\n", (int )arg);sleep(2);printf("线程 %d 离开临界区\n", (int )arg);pthread_mutex_unlock(&lock);return NULL;}int main() {pthread_t tid1, tid2;int arg1 = 1, arg2 = 2;pthread_mutex_init(&lock, NULL);pthread_create(&tid1, NULL, thread_func, &arg1); pthread_create(&tid2, NULL, thread_func, &arg2); pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);pthread_mutex_destroy(&lock);return 0;}```3. 信号量实现进程同步与互斥```c#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>sem_t sem;void thread_func(void arg) {sem_wait(&sem);printf("线程 %d 进入临界区\n", (int )arg);sleep(2);printf("线程 %d 离开临界区\n", (int )arg);sem_post(&sem);return NULL;}int main() {pthread_t tid1, tid2;int arg1 = 1, arg2 = 2;sem_init(&sem, 0, 1);pthread_create(&tid1, NULL, thread_func, &arg1); pthread_create(&tid2, NULL, thread_func, &arg2);pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);sem_destroy(&sem);return 0;}```4. 进程调度算法```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#define MAX_PROCESSES 5typedef struct {int pid;int arrival_time;int burst_time;int wait_time;int turnaround_time;} Process;int compare(const void a, const void b) {Process proc1 = (Process )a;Process proc2 = (Process )b;return proc1->arrival_time - proc2->arrival_time;}void fcfs(Process processes[], int n) {processes[0].wait_time = 0;processes[0].turnaround_time = processes[0].burst_time;for (int i = 1; i < n; i++) {processes[i].wait_time = processes[i - 1].turnaround_time + processes[i].arrival_time - processes[i].burst_time;processes[i].turnaround_time = processes[i].wait_time + processes[i].burst_time;}}int main() {Process processes[MAX_PROCESSES] = {{1, 0, 3, 0, 0},{2, 1, 6, 0, 0},{3, 4, 4, 0, 0},{4, 6, 5, 0, 0},{5, 8, 2, 0, 0}};qsort(processes, MAX_PROCESSES, sizeof(Process), compare);fcfs(processes, MAX_PROCESSES);for (int i = 0; i < MAX_PROCESSES; i++) {printf("PID: %d, Wait Time: %d, Turnaround Time: %d\n", processes[i].pid, processes[i].wait_time, processes[i].turnaround_time);}return 0;}```五、实验结果与分析通过以上实验，我们了解了进程状态转换、进程同步与互斥、信号量实现进程同步与互斥以及进程调度算法。