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实 验 报 告 书
学 生 姓 名 高 雪 学 号
班 级 计10A-2 2011 — 2012 学年 第 一 学期
《计算机操作系统》实验报告 实验名称 实验日期 一、实验目的和要求 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 进程管理实验 2012/12/16 实验序号 实验人 一 高 雪 二、相关背景知识 1.进程的定义 进程是操作系统结构的基础；是一个正在执行的程序；计算机中正在运行的程序实例；可以分配给处理器并由处理器执行的一个实体；由单一顺序的执行显示，一个当前状态和一组相关的系统资源所描述的活动单元。进程是一个独立的可以调度的活动,是一个抽象实体，当它执行某个任务时，将要分配和释放各种资源。 总之，程序在处理机上执行时的活动称为进程。具有并发性，动态性，独立性，异步性。 2.进程控制 进程有三个状态。就绪态，阻塞态，运行态。系统通过使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤销进程以及完成进程各状态间的转换，从而达到多进程高效率并发执行和协调、实现资源共享的目的。期中，运行态可以转换到阻塞，就绪。阻塞可以转换到就绪，就绪可以到运行。 3.软中断 软中断是对硬中断的一种模拟，发送软中断就是向接受进程的proc结构中的相应项发送一个特定意义的信号。软中断必须等到接收进程执行时才能生效。 4.管道 在Linux中，管道是一种使用非常频繁的通信机制。是一个先进先出，大小固定的缓冲区，用于两个进程之间的单向数据传递。当管道有空间时，写进程把数据送入管道，否则将被阻塞；如果管道中没有数据或者读进程需要的数据多于其中的数据，读进程被阻塞，否则执行读进程的请求。 本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持！
三、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 修改已有程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出几行字符，再观察程序执行时屏幕上的现象，并分析原因。如果在程序中使用系统调用lockf()来给每一个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。 3．进程的软中断通信 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! 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；两个子进程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P1 来的消息，然后再接收P2发来的消息 四、关键数据结构与函数的说明 1.fork()函数 Fork函数用于创建一个新进程(子进程)，返回整数。 正确返回：等于0,创建子进程；大于0，从父进程返回的子进程的ID值。 错误返回：等于-1,即进程创建失败。 2. wait()函数 wait()函数常用来控制父进程与子进程的同步。在父进程中调用wait()，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。当子进程结束时，会产生一个终止状态字，系统会向父进程发出SIGCHLD信号。当接到信号后，父进程提取子进程的终止状态字，从wait()函数返回继续执行原程序。 3.exit()函数 exit()函数是进程结束最常调用的函数。在正常终止时，exit()函数返回进程结束状态。 4.kill()函数 kill()函数用于结束执行中的程序或者任务。 5.signal() signal()函数是允许调用进程控制软中断信号的处理。 6.pipe()函数 pipe函数用于创建一个管道 本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持！
五、编译与执行过程截图 1.进程的创建 执行后出现acb和abc两种不同情况 2.进程的控制 （1）加锁情况： ( 2 )没有加锁的情况 3.进程的软中断通信 4.进程的管道通信 六、实验结果与分析 1．进程的创建： 实验一为进程创建，由以上截图可以看到产生了不同的结果，即acb和abc。最初只有acb一种情况，反复执行之后，会出现abc。原因很简单，就是因为进程的特性：并发性。进程之间是并发执行的，并发只说一段时间内同时进行。第一个输出一定是a,因为a在bc之外优先执行，而在执行bc的时候，2者会随机出现，多数情况会是acb,若想更快的见到abc，可以讲c语句变长，如改为this is c child.这样进程需要的时间就稍长，后一个会先出现了。但宏观来看，还是并行的。 2. 进程的控制 实验二为进程控制，分为不加锁和加锁的情况，产生的结果不同，在不加锁的情况下，还有由于进程的执行具有并发性这个特征，因此会产生字符交叉的情况，即某一个进程在自己的时间片当中使用处理机，但是当时间片结束，还没有完成，但也必须由下一个进程接管处理机，因为它就进入了阻塞的状态。多个进程反复出现，所以就出现了输出的字符交叉的情况。 但是，当我们对进程加锁后，就表明只能由该程序占用处理机，必须这些完这段程序才能执行下一段，因为不会出现交叉的情况，这个就是锁的作用。 3. 进程的软中断通信 进程的软中断控制，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! 4. 进程的管道通信 实验四为进程通道管理：管道机制必须提供以下三方面的协调能力： (1)首先要判断读写进程双方是否存在，只有确定读进程和写进程都存在的情况下，才能够通过管道进行通信。 (2)同步：当写进程完成任务，把要求的数据写入管道后，便会睡眠等待。直到读进程将管道中的数据读取取出后，再把写进程唤醒。当读进程试图从一空管道中读取数据时，也应睡眠等待，直至写进程将数据写入管道后，才将其唤醒。 (3)互斥:当一个进程正对pipe进行读/写操作时，另一进程必须等待，程序中使用lock(fd[1],1,0)函数实现对管道的加锁操作，用lock(fd[1],0,0)解除管道的锁定 七、调试时遇到的问题及解决方法（提供BUG截屏）
操作系统实验1
