实验一 进程与线程
进程(线程)同步和互斥实验报告
进程(线程)同步和互斥实验报告操作系统实验报告课程名称操作系统实验名称进程（线程）的同步与互斥成绩学生姓名作业君专业软件工程班级、学号同组者姓名无实验日期2021一、实验题目: : 进程（线程）的同步与互斥二、实验目的：自行编制模拟程序，通过形象化的状态显示，加深理解进程的概念、进程之间的状态转换及其所带来的 PCB 内容、组织的变化，理解进程与其 PCB 间的一一对应关系。
1．掌握基本的同步与互斥算法，理解生产者消费者模型。
2．学习使用 Windows 中基本的同步对象，掌握相关 API 的使用方法。
3．了解 Windows 中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥三、实验内容与要求：1．实验内容以生产者/消费者模型为依据，在 Windows 环境下创建一个控制台进程，在该进程中创建 n 个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。
2．实验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；四、算法描述（含数据结构定义）或流程图#include <Windows.h> #include <iostream> #include<stdio.h> #include <math.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> using namespace std;#define MA__THREAD_NUM 64//最大线程数 #define INTE_PER_SEC 1000//延迟时间的毫秒值 const int SIZE_OF_BUFFER = 10;//缓冲区长度 int ProductID = 0;//产品号 int ConsumeID = 0;//将被消耗的产品号 int in = 0;//产品进缓冲区时的缓冲区下标 int out = 0;//产品出缓冲区时的缓冲区下标 bool running = true;//判断程序能否继续执行的逻辑值 intg_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//缓冲区是个循环队列 HANDLE g_hMute_;//公有信号量，用于线程间的互斥 HANDLEg_hFullSemaphore;//生产者的私有信号量，当缓冲区满时迫使生产者等待HANDLE g_hEmptySemaphore;//消费者的私有信号量，当缓冲区空时迫使消费者等待//定义一个结构体用于存储线程的信息 struct ThreadInfo {int serial;//线程号char entity;//线程类别(生产者或消费者)double delay;//等待时间double persist; //操作时间 };//生产者 void Producer(void_p) {//定义变量用于存储当前线程的信息DWORD m_delay;DWORD m_persist;int m_serial;//从参数中获得信息m_serial = ((ThreadInfo_)(p))->serial;m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo_)(p))->delay _INTE_PER_SEC);m_persist = (DWORD)(((ThreadInfo_)(p))->persist _INTE_PER_SEC);while (running){//P 操作cout << “生产者线程” << m_serial << “ 请求生产.” << endl;WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore, INFINITE);cout << “生产者线程” << m_serial << “ 请求独占缓冲区.” << endl;WaitForSingleObject(g_hMute_, INFINITE);Sleep(m_delay);//延迟等待//生产一个产品cout << “生产者线程”<< m_serial << “ 生产” << ++ProductID << “ 号产品成功.” << endl;cout << “生产者线程” << m_serial << “ 请求将产品” << ProductID << “ 投入缓冲区.” << endl;//把新生产的产品放入缓冲区g_buffer[in] = ProductID;in = (in +1)%SIZE_OF_BUFFER;Sleep(m_persist);//操作等待cout << “生产者线程” << m_serial << “ 将产品” << ProductID << “ 投入缓冲区中成功.” << endl;//输出缓冲区当前的状态cout << “____________________________” << endl<< “\n 当前缓冲区情况如图(■代表已有产品，□代表没有产品):” << endl;for (int i = 0;i < SIZE_OF_BUFFER;++i){if (g_buffer[i] != 0)cout << “■”;elsecout << “□”;}cout << “\n\n____________________________\n” << endl;//V 操作ReleaseMute_(g_hMute_);ReleaseSemaphore(g_hFullSemaphore, 1, NULL);} }//消费者 void Consumer(void_p) {DWORD m_delay;DWORD m_persist;int m_serial;//从参数中获得信息m_serial = ((ThreadInfo_)(p))->serial;m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo_)(p))->delay _INTE_PER_SEC);m_persist = (DWORD)(((ThreadInfo_)(p))->persist _INTE_PER_SEC);while (running){//P 操作cout << “消费者线程” << m_serial << “ 请求消费.” << endl;WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore, INFINITE);cout << “消费者线程” << m_serial << “ 请求独占缓冲区.” << endl;WaitForSingleObject(g_hMute_,INFINITE);Sleep(m_delay); //延迟等待//从缓冲区中取出一个产品cout << “消费者线程” << m_serial << “ 请求取出一个产品.” << endl;ConsumeID = g_buffer[out];g_buffer[out] = 0;out = (out + 1) % SIZE_OF_BUFFER;cout << “消费者线程” << m_serial << “ 取出产品” << ConsumeID << “ 成功.” << endl;//消耗一个产品cout << “消费者线程” << m_serial << “ 开始消费消费产品” << ConsumeID << “.” << endl;Sleep(m_persist);cout << “消费者线程” << m_serial << “ 消费产品” << ConsumeID << “ 成功.” << endl;//输出缓冲区当前的状态cout << “____________________________” << endl<< “\n 当前缓冲区情况如图:” << endl;for (int i = 0;i < SIZE_OF_BUFFER;++i){if (g_buffer[i] != 0)cout << “■”;elsecout << “□”;}cout << “\n\n____________________________\n” << endl;//V 操作ReleaseMute_(g_hMute_);ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore, 1, NULL);} }void prod_cons {//创建互斥信号量g_hMute_ = CreateMute_(NULL, FALSE, NULL);//创建同步信号量g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER, SIZE_OF_BUFFER, NULL);g_hFullSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 0,SIZE_OF_BUFFER, NULL);srand((unsigned)time(NULL));//以时间函数为种子const unsigned short THREADS_COUNT = rand % 5 + 5; //总的线程数(随机生成)//线程对象的数组HANDLE hThreads[MA__THREAD_NUM];ThreadInfo thread_info[MA__THREAD_NUM];DWORD thread_ID; //线程 IDint num = 0;//临时变量，用于循环语句cout << “系统开始模拟，并自动生成模拟数据...” << endl;system(“pause”); //暂停确认开始执行cout << “线程总数：” << THREADS_COUNT << endl;//循环随机生成各个线程的信息while (num != THREADS_COUNT){thread_info[num].serial = num + 1;if (rand % 2 == 1)thread_info[num].entity = "P";elsethread_info[num].entity = "C";thread_info[num].delay = rand % 5 + 1;thread_info[num].persist = rand % 6 + 2;num++;}cout << “\n 系统生成数据结束，模拟数据如下:” << endl<< “线程号线程类别延迟时间操作时间” << endl;for (int _ = 0;_ < THREADS_COUNT;_++)cout << “” << thread_info[_].serial << “\t”<< “” << thread_info[_].entity << “\t”<< “” << thread_info[_].delay << “\t\t”<< “” << thread_info[_].persist << endl;cout << “\n\n==================生产者-消费者开始==================\n” << endl;//创建线程for (int i = 0;i < THREADS_COUNT;i++){//创建生产者线程if (thread_info[i].entity == "P")hThreads[i] = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(Producer), ;thread_info[i], 0, ;thread_ID);//创建消费者线程elsehThreads[i] = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(Consumer), ;thread_info[i], 0, ;thread_ID);}while (running){if (getchar){//按回车后终止程序运行running = false;}}cout << “系统模拟结束...” << endl; } int main {cout << “\n==================生产者-消费者模拟==================\n” << endl;prod_cons; }五、实验过程1、记录生产者和消费者的同步执行过程。
实验1编程实现进程同步和互斥
实验1编程实现进程同步和互斥进程（线程）同步和互斥是操作系统中非常重要的概念，它们用于控制多个进程（线程）之间的访问顺序，以确保数据的一致性和正确性。
在本文中，我们将详细介绍进程（线程）同步和互斥的概念，并通过编程实现来说明它们的具体应用。
1.进程（线程）同步的概念进程（线程）同步是指多个进程（线程）之间按照一定的顺序访问共享的资源，以避免竞争条件（race condition）和数据不一致的问题。
在并发环境下，多个进程（线程）同时访问共享的资源时，可能会遇到互相干扰的情况，导致程序的执行结果出现错误。
2.进程（线程）互斥的概念进程（线程）互斥是指在同一时间只能有一个进程（线程）对共享资源进行访问，其他进程（线程）必须等待当前进程（线程）释放资源后才能访问。
通过引入互斥机制，可以避免多个进程（线程）同时对共享资源进行写操作，从而保证数据的一致性和正确性。
3.进程（线程）同步和互斥的实现在实际编程中，可以通过各种同步和互斥机制来实现进程（线程）同步和互斥。
常见的机制有信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、条件变量（Condition Variable）等。
下面我们将通过一个简单的编程实例来演示如何使用信号量和互斥锁实现进程（线程）同步和互斥。
假设有两个线程，线程A负责打印奇数，线程B负责打印偶数，要求线程A和线程B交替打印1-100的数字。
我们可以使用互斥锁来控制两个线程的访问顺序，使用信号量来控制线程A和线程B的打印顺序。
首先，我们定义一个全局变量num，用来记录当前需要打印的数字。
定义一个互斥锁mutex，用来保护对num的访问。
定义一个信号量sem，用来控制线程A和线程B的打印顺序。
初始时，num为1，mutex为未锁定状态，sem的初始值为0。
线程A的处理函数如下：```void* threadA(void* arg)while (num <= 100)//等待信号量semsem_wait(&sem);//加锁pthread_mutex_lock(&mutex);//打印奇数if (num <= 100)printf("%d\n", num);num += 2;}//解锁pthread_mutex_unlock(&mutex);//发送信号量给线程Bsem_post(&sem);}return NULL;```线程B的处理函数如下：```void* threadB(void* arg)while (num <= 100)//等待信号量semsem_wait(&sem);//加锁pthread_mutex_lock(&mutex);//打印偶数if (num <= 100)printf("%d\n", num);num += 2;}//解锁pthread_mutex_unlock(&mutex);//发送信号量给线程Asem_post(&sem);}return NULL;```在主函数中创建两个线程，并执行线程：```int maipthread_t tidA, tidB;//初始化互斥锁pthread_mutex_init(&mutex, NULL);//初始化信号量sem_init(&sem, 0, 1);//创建线程Apthread_create(&tidA, NULL, threadA, NULL); //创建线程Bpthread_create(&tidB, NULL, threadB, NULL);//等待线程A结束pthread_join(tidA, NULL);//等待线程B结束pthread_join(tidB, NULL);//销毁互斥锁pthread_mutex_destroy(&mutex);//销毁信号量sem_destroy(&sem);return 0;```通过运行以上代码，我们可以看到线程A和线程B会交替打印1-100的数字，实现了进程（线程）的同步和互斥。
linux进程与线程通讯实验报告
linux 进程与线程通讯实验报告操作系统实验一进程与线程—Linux 进程与线程通讯实验报告操作系统课程设计任务书篇二: 操作系统实验Linux 进程与线程通讯Linux 进程与线程通讯报告人:设计目的1、深刻理解线程和进程的概念2、掌握线程与进程在组成成分上的差别以及与其相适应的通讯方式和应用目标。
设计的内容1、以Linux 系统进程和线程机制为背景，掌握fork() 和clone() 系统调用的2、形式和功能以及与其相适应的高级通讯方式。
由fork 派生的子进程之间通过pipe 通讯，由clone 创建的线程之间通过共享内存通讯，对于后者需要考虑互斥问题。
3、以生产者-消费者问题为例，通过实验理解fork() 和clone() 两个系统调的区别。
程序要求能够创建4 个进程或线程，其中包括两个生产者和两个消费者，生产者和消费者之间能够传递数据。
4、设计准备1、fork 系统调用、pid=fork()创建一个子进程，子进程是父进程的完整复制，正常返回值为非负整数，对于 父进程来说该数大于 0，是子进程的编号 (pid); 对于子进程来说该数为 0。
正是利用反回值的差别可以决定二者不同的后继动作。
2、 clone 系统调用int clone(int (*fn)(void * arg), void *stack, int flags, void * arg);其中 fn 是轻进程所执行的函数， stack 是轻进程所使用的栈， flag 是CLONE_VM, CLONE_FS, CLONE_FILES,LONE_SIGHAND,CLONE_的组合，arg 是调用过程的对应参数。
Clone()的关键是flag 的设定，CLONE_V S 示子进程共享父进程内存，CLONE_F 表示子进程共3、 pipe 系统调用et_val=pipe(fd);参数定义为 int fd[2] 。
创建一个管道文件，返回两个文件描述符 fd[0] 和fd[1] 分别用于管道文件的读和写操作。
操作系统实验报告_进程和线程
回答思考题的答案）
一、进程的创建
下面这个C程序展示了UNIX系统中父进程创建子进程及各自分开活 动的情况。
实验指导
fork( ) 创建一个新进程。
系统调用格式：
参数定义：
pid=fork( )
int fork( ) fork( )返回值意义如下： 0：在子进程中，pid变量保存的fork( )返回值为0，表示当前进程是 子进程。
3、编译和运行
$gcc process.c –o processs
4、运行
$./process 程序运行截图
5、思考
（1） 系统是怎样创建进程的？ （2） 扩展程序，在父进程中输出1到5，在子进程中输出6-
10，要求父子进程并发输出；记录实验结果，并给出简 单分析。
6.实验中遇到的问题和解决方法
fprintf(stderr, "Fork Failed"); exit(-1); } else if (pid == 0) { /* child process */ execlp( "/bin/ls", "ls",NULL); } else {/* parent process */ /* parent will wait for the child to complete */ wait(NULL); printf( "Child Complete" ); exit(0); } }
4、思考
（1）程序运行后，进程thread中有几个线程存在？ （2）为什么前后两次运行结果不一样？
答（1） （2）
5.实验中遇到的问题和解决方法 运行结果并没有出现预期效果
2、参考程序代码
/*process.c*/
进程的同步与互斥实验报告
进程的同步与互斥实验报告1.实验目的进程（线程）的同步与互斥是操作系统中非常重要的概念，本实验旨在通过实际操作，加深对这些概念的理解和掌握。
通过编写多个进程（线程），并在其间进行同步与互斥操作，验证同步与互斥的实际效果。
2.实验环境本实验在Linux系统下进行，使用C/C++语言编程。
3.实验内容3.1同步在实验中，我们编写了两个进程A和B，这两个进程需要按照特定的顺序执行。
为了实现同步，我们使用信号量机制来确保进程A和B按照正确的顺序执行。
3.2互斥在实验中，我们编写了多个进程C和D，这些进程需要同时对一个共享资源进行访问。
为了实现互斥，我们使用互斥锁机制来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。
4.实验过程4.1同步实验编写进程A和进程B的代码，使用信号量机制实现同步。
进程A先运行，然后通过信号量唤醒进程B，进程B再开始执行。
通过观察进程的运行顺序，验证同步机制是否起作用。
4.2互斥实验编写进程C和进程D的代码，使用互斥锁机制实现互斥。
进程C和进程D同时对一个共享资源进行访问，通过互斥锁来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。
观察进程的输出结果，验证互斥机制是否起作用。
5.实验结果5.1同步实验结果进程A开始执行进程A执行完毕进程B开始执行进程B执行完毕5.2互斥实验结果进程C开始执行进程C访问共享资源进程C执行完毕进程D开始执行进程D访问共享资源进程D执行完毕6.实验分析通过上述结果可以看出，同步实验中进程A和进程B按照正确的顺序执行，证明了同步机制的有效性。
互斥实验中进程C和进程D能够正确地交替访问共享资源，证明了互斥机制的有效性。
7.实验总结通过本次实验，我深刻理解了进程（线程）的同步与互斥，并通过实际操作加深了对这些概念的理解。
同步和互斥是操作系统中非常重要的概念，对于应对资源竞争和提高程序性能具有重要意义。
在实际开发中，我们应该合理使用同步和互斥机制，以确保程序的正确性和并发执行的效率。
操作系统实验题
1、在操作系统中，进程与线程的主要区别是什么？A. 进程是资源分配的基本单位，线程是处理器调度的基本单位B. 进程和线程都是资源分配和处理器调度的基本单位C. 线程是资源分配的基本单位，进程是处理器调度的基本单位D. 进程和线程都不涉及资源分配问题（答案：A）2、以下哪种调度算法可能会导致饥饿问题？A. 先来先服务（FCFS）B. 短作业优先（SJF）C. 时间片轮转（Round Robin）D. 优先级调度（非抢占式）（答案：B）3、在操作系统的存储管理中，分段存储管理方式的主要目的是？A. 提高内存利用率B. 实现内存保护C. 方便用户编程D. 提高程序运行速度（答案：C）4、关于死锁，以下哪个说法是正确的？A. 死锁是指多个进程因竞争资源而无限期等待的现象B. 死锁只可能发生在多道批处理系统中C. 死锁发生时，系统中一定存在多个进程同时处于就绪状态D. 预防死锁的方法之一是破坏“请求和保持”条件，即要求进程一次性申请所有所需资源（答案：A，注：同时D也是预防死锁的一种方法，但题目要求选择正确说法，A更直接描述了死锁的定义）5、在操作系统的文件系统中，目录结构的主要作用是？A. 实现文件的按名存取B. 提高文件存储的效率C. 增强文件系统的安全性D. 便于用户对文件进行备份（答案：A）6、下列哪一项不是虚拟内存技术的优点？A. 扩大内存容量B. 提高内存利用率C. 简化内存管理D. 加快程序运行速度（在某些情况下可能因换页开销而减慢）（答案：D）7、在操作系统的设备管理中，缓冲区的设置主要是为了？A. 提高设备利用率B. 缓和CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾C. 实现设备的即插即用D. 减少I/O操作的次数（答案：B）8、关于操作系统的中断机制，以下哪个说法是错误的？A. 中断是由硬件或软件发出的，用于请求CPU处理的事件B. 中断处理过程中，CPU会暂停当前程序的执行，转而执行中断处理程序C. 中断向量表是存储中断处理程序入口地址的表D. 在所有情况下，中断处理程序的执行优先级都高于当前正在运行的程序（答案：D，注：中断处理程序的优先级通常较高，但并非在所有情况下都绝对高于所有正在运行的程序，特别是在某些实时系统中可能有更复杂的优先级策略）。
操作系统实验一(杨婷婷)
实验一熟悉Windows2000/XP中的进程和线程一、实验目的1、熟悉Windows2000/XP中任务管理器的使用。
2、通过任务管理器识别操作系统中的进程和线程的相关信息。
3、掌握利用spy++.exe来察看Windows中各个任务的更详细信息。
二、实验理论基础及教材对应关系1、实验理论基础：（1）操作系统中的进程和线程的概念；（2）进程PCB的各项指标含意；2、本实验内容主要对应于教材第2章。
三、实验内容与步骤1、启动操作系统自带的任务管理器：方法：直接按组合键Ctrl+Alt+Del，或者是在点击任务条上的“开始”“运行”，并输入“taskmgr.exe”。
如下图所示：2、调整任务管理器的“查看”中的相关设置，显示关于进程的以下各项信息，并完成下表（填满即可）：表一：统计进程的各项主要信息3、从桌面启动办公软件“Word”，在任务管理器中找到该软件的登记，并将其结束掉。
再从任务管理器中分别找到下列程序：winlogon.exe、lsass.exe、csrss.exe、smss.exe，试着结束它们，观察到的反应是，原因是。
4、在任务管理器中找到进程“explorer.exe”，将之结束掉，并将桌面上你打开的所有窗口最小化，看看你的计算机系统起来什么样的变化、得到的结论是（说出explorer.exe进程的作用）。
5、运行“spy++.exe”应用软件，点击按钮“”，切换到进程显示栏上，查看进程“explorer.exe”的各项信息，并填写下表：表二：统计线程的各项信息进程：explorer.exe 中的各个线程6、注意某些线程前有“＋”，如图所示：，说明二者之间的差异是。
四、实验材料的提交与成绩评定lsass.exe 系统进程，用于微软Windows系统的安全机制。
services.exe 微软Windows操作系统的一部分。
用于管理启动和停止服务。
winlogon.exe Windows 用户登陆程序，管理用户登录和退出。
大学计算机实验报告答案
一、实验目的1. 理解操作系统基本概念和功能。
2. 掌握进程和线程的基本知识。
3. 学习进程调度和同步机制。
4. 熟悉操作系统实验环境。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C/C++3. 开发环境：Visual Studio 2019三、实验内容1. 进程和线程的创建与终止2. 进程调度算法（先来先服务、短作业优先、轮转）3. 线程同步机制（互斥锁、条件变量、信号量）四、实验步骤1. 进程和线程的创建与终止（1）创建进程使用函数`fork()`创建子进程，实现进程的创建。
```c#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main() {pid_t pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork error");return 1;} else if (pid == 0) {// 子进程printf("I am child process, PID: %d\n", getpid()); // 执行子进程任务} else {// 父进程printf("I am parent process, PID: %d\n", getpid()); // 等待子进程结束wait(NULL);}return 0;}```（2）创建线程使用函数`pthread_create()`创建线程，实现线程的创建。
```c#include <pthread.h>#include <stdio.h>void thread_func(void arg) {printf("Thread ID: %ld\n", pthread_self());return NULL;}int main() {pthread_t tid;if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL) != 0) { perror("pthread_create error");return 1;}// 等待线程结束pthread_join(tid, NULL);return 0;}```（3）终止进程和线程使用函数`exit()`和`pthread_exit()`终止进程和线程。
查看程序的进程和线程实验报告
查看程序的进程和线程实验报告篇一：程序实验2：11-多线程编程---实验报告程序实验二：11-多线程编程实验专业班级实验日期 5.21 姓名学号实验一（p284：11-thread.c）1、软件功能描述创建3个线程，让3个线程重用同一个执行函数，每个线程都有5次循环，可以看成5个小任务，每次循环之间会有随即等待时间（1-10s）意义在于模拟每个任务到达的时间是随机的没有任何的特定规律。
2、程序流程设计3．部分程序代码注释(关键函数或代码)#include#include#include#define T_NUMBER 3#define P_NUMBER 5#define TIME 10.0void *thrd_func(void *arg ){(本文来自：小草范文网:查看程序的进程和线程实验报告) int thrd_num=(int)arg;int delay_time =0;int count =0;printf("Thread %d is staraing\n",thrd_num);for(count=0;count {delay_time =(int)(rand()*TIME/(RAND_MAX))+1;sleep(delay_time);printf("\tTH%d:job%d delay =%d\n",thrd_num,count,delay_time);}printf("%d finished\n",thrd_num);pthread_exit(NULL);}int main(){pthread_t thread[T_NUMBER];int no=0,res;void * thrd_ret;srand(time(NULL));for(no=0;no {res=pthread_create(&thread[no],NULL, thrd_func,(void*)no);if(res!=0){printf("Creay th %d faild\n",no);exit(res);}}printf("success\nwaiting\n");for(no=0;no {res=pthread_join(thread[no],&thrd_ret);if(!res){printf("t %d joined\n",no);}else{printf("T %djoined faild\n",no);}}return 0;}4．编译、运行方法及结果(抓屏)5．结果分析由运行结果可以看出，创建线程、释放资源按照顺序，而每个线程的运行和结束是独立与并行的。
进程管理实验知识点总结
进程管理实验知识点总结一、进程管理的基本概念1. 进程和线程进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，每个进程拥有独立的地址空间、文件描述符表、堆栈和数据段等资源。
线程是进程中的一条执行路径，一个进程可以拥有多个线程。
线程之间共享进程的地址空间和资源，但拥有独立的堆栈和寄存器。
2. 进程状态进程在运行过程中会经历不同的状态，包括就绪态、运行态、阻塞态和终止态。
3. 进程控制块（PCB）PCB是操作系统维护进程信息的数据结构，包含进程的状态、优先级、资源需求、程序计数器等信息。
二、进程的创建1. 进程的创建方式进程的创建可以通过系统调用fork、exec等方式进行。
fork系统调用用于创建一个与父进程相同的子进程，而exec系统调用使得一个进程可以执行其他程序。
2. 进程的执行在进程创建后，操作系统会为其分配资源并将其加入到就绪队列中，等待调度执行。
三、进程调度1. 进程调度的基本概念进程调度是操作系统中的一个重要功能，主要目的是按照一定的调度算法，来选择合适的进程执行。
常用的调度算法包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、最高优先级优先（PRIORITY）和时间片轮转（RR）等。
2. 调度的实现调度器通常会维护就绪队列和运行队列，根据调度算法从就绪队列中选择下一个执行的进程，并将其加入到运行队列中进行执行。
四、进程同步与通信1. 进程同步的原因和方法当多个进程之间存在共享资源时，容易出现竞争条件和临界区问题。
为了解决这些问题，可以采用信号量、互斥锁、条件变量等方法进行进程同步。
2. 进程通信的方式进程通信是进程之间进行信息交换和共享的重要手段，可采用共享内存、消息队列、信号量等方式进行通信。
五、进程终止1. 进程终止的原因进程可以因为正常退出、被其他进程终止、出现错误等原因终止。
2. 进程终止的实现操作系统会回收终止进程的资源，并释放其PCB。
在进行进程管理实验时，通常会包含有进程创建、调度、同步与通信、终止等内容。
Windows进程与线程实验
Windows进程与线程实验一．问题描述汽车司机与售票员之间必须协调工作，一方面只有当汽车停下，售票员才能开门使乘客上下车，所以司机停车后应该通知售票员；另一方面只有售票员把车门关好了司机才能开车，所以售票员管好车门后应该通知司机开车。
假设汽车当前正在始发站停车等待乘客上车，设置必要的信号量并赋初值，写出它们的同步过程。
在公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：司机：启动车辆正常运行到站停车售票员：关车门售票开车门在汽车不断地到站，停车，行驶过程中，这两个同步过程的实现用信号量和P，V操作实现二．同步过程理论分析(1)Windows系统的线程状态图如下：设信号量S1和S2分别是司机和售票员的私用信号量，初值都为0，则司机与售票员的同步过程课描述为：P司机 P售票员正常行车售票到站，停车 P（S2）V（S1）开车门P（S2）关车门离站开车 V（S1）综上所述，两个进程的同步模型为：P(1) P(2)…………P(S) V(S)…………三．编程实现P(Semaphore &s,HANDLE hT);//P操作，用于控制每一步骤的时间，时间步骤函数，线程同步void P(Semaphore &s,HANDLE hT){s-=1;if(s<0){SuspendThread(hT);}}V(Semaphore &s,HANDLE hT)//V操作与P操作类似用于线程同步void V(Semaphore &s,HANDLE hT){s+=1;if(s<=0){ResumeThread(hT);}}下面是几个具体动作实现函数：void DriverStartup();//司机启动void DriverRun();//司机行车void DriverStop();//司机停车void ConductorUp();//乘客上车void ConductorClose();//售票员关门void ConductorSell();//售票员售票void ConductorOpen();//售票员开门void ConductorDown();//乘客下车以下为司机售票员同步函数：DWORD WINAPI Driver(LPVOID lpParam)//Driver线程回调函数，司机动作：{do{P(run,hDriver);DriverStartup();DriverRun();DriverStop();V(stop,hConductor);}while(1);return 0;}DWORD WINAPI Conductor(LPVOID lpParam)//Conductor线程回调函数，售票员动作：{do{ConductorUp();ConductorClose();V(run,hDriver);ConductorSell();P(stop,hConductor);ConductorOpen();ConductorDown();}while(1);return 0;}主函数：描述具体实现int main(){hDriver=CreateThread(NULL,0,Driver,&dwDriverParam,0,&dwDriverId);hConductor=CreateThread(NULL,0,Conductor,&dwConductorParam,0,&dwConductorId);_getch();system("pause");return 0;}四．WRK下的同步观测1.观察多线程现在Windows XP环境下运行进程同步程序，产生caouoxitong.exe程序，如图所示：再启动WinDbg到内核调试模式，复制caozuoxitong.exe程序到虚拟机上，程序运行结果如下：2.相关命令使用与观察记录中断目标机运行，输入“！process 0 0”命令查找caozuoxitong.exe程序进程的虚地址，截图如下：可以看到caozuoxitong.exe程序虚地址为：8139cab8输入：kd>!process 8139cab8 2 截图如下：由上图可见：此程序存在3个线程，主线程，司机线程，售票员线程五．结论分析通过对这个应用程序的学习，利用多线程应用程序实现同步过程，掌握其中的系统调度原理与过程，基本上了解与掌握了现成的创建，终止与同步过程，掌握了进程调度。
操作系统--进程和线程实验报告
一.进程的创建1．编辑源程序。
2. 编辑结果如下。
3.编译和运行程序。
4.运行解释结果在语句p1=fork()之前，只有一个进程在执行这段代码，但在这条语句之后，就变成两个进程在执行了.这两个进程的几乎完全相同，将要执行的下一条语句都是if(p1==0). 而fork函数有三种返回值。
（1）在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；（2）在子进程中，fork返回0；（3）如果出现错误，fork返回一个负值；所以，子进程中p1==0，输出I am child。
父进程p1>0,输出I am parent。
1.编辑源程序。
2.编辑结果如下。
3.编译和运行程序。
4. 运行解释结果在语句p1=fork()之前，只有父进程执行，putchar(‘x’)语句将x放入父进程的缓冲区。
当成功创建子进程后，子进程复制父进程的缓冲区。
接着子进程运行输出xby，父进程输出xay。
1.编辑源程序。
2.编辑结果如下。
3.编译和运行程序。
4. 运行解释结果在语句p1=fork()之前，只有父进程执行，putchar(‘x’)语句将x放入父进程的缓冲区。
当成功创建子进程后，子进程复制父进程的缓冲区。
接着子进程输出b后，执行exit(0)系统调用终止执行。
父进程输出a 后继续输出y。
所以父进程输出xay而子进程输出xb。
1.编辑源程序。
2.编辑结果如下。
3.编译和运行程序。
4. 运行解释结果语句while(p1=fork()==-1)创建了子进程和父进程。
父进程执行到wait()时，等待子进程的终止信号，当子进程执行完exit(0)后，父进程才继续执行。
实现了父进程等待子进程。
1.编辑源程序。
2.编辑结果如下。
child.cchild_parent.c3. 编译和运行程序。
4. 运行解释结果语句while(p1=fork()==-1)创建了子进程和父进程。
父进程执行wait(0)等待子进程的终止信号。
子进程加载child程序，输出I am a child。
操作系统实验一进程与线程—Linux进程与线程通讯实验报告
操作系统课程设计任务书
实验步骤：
1.安装虚拟机，并安装虚拟Linux系统，实现Linux联网
2.在ftp://202.116.102.7上下载OS文件夹，保存在终端
3.打开终端，运行一下代码
Cd os
gcc test_fork.c –o fork
ls
./fork
(运行fork（）)
gcc –lpthread test_clone.c –o clone
./clone
(运行clone（）)
4.分析实验代码，与实验代码对比，弄懂其中的原理
5.实验结束，保存系统，退出Linux系统
实验结果：
./fork输出结果：
./clone输出结果：
实验讨论：
由程序1结果可知，使用fork()语句创建的子进程与其父进程具有相对独立的地址空间，在此解决生产者-消费者问题里，可以采用pipe（）进行通讯。
子进程复制了父进程的打开文件表，所以pipe()所建立的通信管道可被子进程继承，生产和消费进程可以通过对同一通信管道文件的读书进行通讯。
由程序2结果可知：clone()语句在创建进程时，可通过参数设定子进程与父进程是否共享存储空间，从而可以创建真正意义上的程序。
生产者和消费者进程共享内在，从而可以通过共享交换数据。
但多个进程共享共存需要互斥机制。
三．实验流程图
程序二流程图：
基于clone()系统调用
父进程：
生产者子进程（Producer）：。
操作系统实验报告
操作系统实验报告操作系统是计算机科学中十分重要的一门课程，本次实验是关于操作系统的，通过实验，我们可以更深入地了解操作系统的相关知识和操作。
本篇文章将着重介绍本次操作系统实验的内容和实验过程中的收获。
一、实验内容本次实验内容主要涉及操作系统的进程、线程和进程同步三部分。
具体内容包括：1. 进程的创建和管理2. 线程的创建和管理3. 进程同步的实现在实验过程中，我们将分别使用C语言和Linux操作系统实现上述功能。
二、实验过程1. 进程的创建和管理在这一部分实验中，我们要创建多个进程，实现进程的调度和管理功能。
我们采用了Linux系统下的fork()函数，用于创建子进程。
在程序运行时，首先创建一个父进程，然后使用fork()函数创建四个子进程，每个子进程都有自己的进程号(pid)，并在屏幕上输出该进程号以示区分。
为了实现进程的调度功能，我们在代码中加入了sleep()函数，用于将进程挂起一段时间，然后再轮流执行其他进程。
2. 线程的创建和管理在这一部分实验中，我们使用了C语言的POSIX线程库pthread.h，实现多线程的功能。
同样地，我们采用了Linux系统下的fork()函数来创建线程。
在代码运行时，我们创建了两个线程，并在屏幕上输出线程号(tid)以示区分。
为了实现线程的调度和管理功能，我们在代码中加入了pthread_join()函数，用于等待线程的执行完成。
3. 进程同步的实现在这一部分实验中，我们使用了Linux系统下的进程同步工具——信号量(semaphore)。
在代码中，我们使用sem_init()函数创建信号量，使用sem_wait()函数阻塞进程或线程，使用sem_post()函数释放进程或线程。
为了更好地理解信号量的工作原理，我们将代码分为生产者和消费者两部分，其中生产者用于向缓冲区添加数据，消费者则用于删除数据。
在这个过程中，我们需要使用信号量控制生产者和消费者的数量，避免出现生产过多或消费过多的情况。
Windows进程与线程实验
-21-
预备知识
❖ Windows进程线程的相关数据
Xidian University
OS Experiments
-4-
实验一：观察进程线程的相关数据结构
❖ EPPEOCESS结构
EPROCESS
Kernel Process Block (or PCB) Process ID
Parent Process ID Exit Status
❖ 将编译好的程序(exe文件)拷贝到虚拟机与宿主机的共享目录
(D:\WRK-v1.2)下，以便在虚拟机上也可以直接运行
❖ 运行程序，并使用Break命令停止虚拟机运行，用WinDbg进行观察。
Xidian University
更多信息参见《实验二：线程 的同步与互斥（实验指导）》
OS Experiments
EPROCESS
Primary Access Token Handle Table Win32 Process Block
Xidian University
OS Experiments
-5-
实验一：观察进程线程的相关数据结构
❖ KPROCESS结构
KPROCESS
Dispatcher Header
Xidian University
OS Experiments-18-实验二：线程的同步与互斥
生产者和消费者P、V操作描述
生产者： P（生产者的信号量） //如果P操作之后此值小于0，那么不可以继续执行 P（互斥体状态） //如果临界区没被占用，就可以继续执行 生产1个产品 V（互斥体状态） //释放已占的临界区 V（消费者的信号量） //消费者可消费的个数增加1
OS Experiments
操作系统进程与线程管理实验总结
操作系统进程与线程管理实验总结下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!1. 实验目的。
1.1 理解操作系统中进程的概念与特点。
实验一进程与线程
consumer 2 get bbb, while the w_buf is ddd consumer 2 get aaa, while the w_buf is ddd consumer 1 get bbb, while the w_buf is ccc consumer 1 get aaa, while the w_buf is ccc consumer 2 get bbb, while the w_buf is ddd consumer 2 get aaa, while the w_buf is ddd consumer 1 get bbb, while the w_buf is ccc consumer 1 get aaa, while the w_buf is ccc consumer 2 get bbb, while the w_buf is ddd consumer 2 get aaa, while the w_buf is ddd consumer 1 get bbb, while the w_buf is ccc consumer 1 get aaa, while the w_buf is ccc consumer 2 get bbb, while the w_buf is ddd
实验一 进程与线程——Linux 进程与线程通讯
• • • • • • • 实验目的 实验内容 实验准备 实验设计 参考代码 实验结果 思考题
实验目的
• 深刻理解线程和进程的概念，掌握线程பைடு நூலகம் 进程在组成成分上的差别，以及与其相适 应的通讯方式和应用目标。
实验内容
• 以Linux系统进程和线程机制为背景，掌握fork() 和clone()系统调用的形式和功能，以及与其相适 应的高级通讯方式。由fork派生的子进程之间通 过pipe通讯，由clone创建的线程之间通过共享内 存通讯，对于后者需要考虑互斥问题。 • 以生产者/消费者问题为例，通过实验理解fork() 和clone()两个系统调用的区别。程序要求能够创 建4个进程或线程，其中包括两个生产者和两个 消费者，生产者和消费者之间能够传递数据。
实验1编程实现进程(线程)同步和互斥
实验1编程实现进程（线程）同步和互斥一、实验目的①通过编写程序实现进程同步和互斥，使学生掌握有关进程（线程）同步与互斥的原理，以及解决进程（线程）同步和互斥的算法，从而进一步巩固进程（线程）同步和互斥②等有关的内容。
③了解Windows2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。
④学习使用Windows2000/XP中基本的同步对象，掌握相应的⑤API函数。
⑥掌握进程和线程的概念，进程（线程）的控制原语或系统调用的使用。
⑦掌握多道程序设计的基本理论、方法和技术，培养学生多道程序设计的能力。
二、实验内容在Windows XP、Windows 2000等操作系统下，使用的VC、VB、java或C等编程语言，采用进程（线程）同步和互斥的技术编写程序实现生产者消费者问题或哲学家进餐问题或读者-写者问题或自己设计一个简单进程（线程）同步和互斥的实际问题。
三、实验要求①经调试后程序能够正常运行。
②采用多进程或多线程方式运行，体现了进程（线程）同步和互斥的关系。
③程序界面美观。
四、实验步骤、过程让写者与读者、读者与读者之间互斥的访问同一数据集，在无写者进程到来时各读者可同时的访问数据集，在读者和写者同时等待时写者优先唤醒。
设置两个全局变量readcount 和writecount来记录读者与写者的数目，设置了3个信号量。
h_mutex1表示互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥，h_mutex2实现全局变量readcount操作上的互斥，h_mutex3实现对全局变量writecount的互斥访问。
设置了两个临界区，为了实现写者优先，用了临界区read。
数据结构：（1）用了两个临界区（2）自定义结构ThreadInfo记录一条线程信息，多个线程对应一个ThreadInfo数组。
（3）设置了互斥量h_mutex1，实现了互斥对象对阻塞read这一过程，h_mutex2实现对readcount操作的互斥，h_mutex3实现对writecount的互斥访问。
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实验：进程与线程
一、实验目的
通过函数调用掌握进程之间的通信。
体会线程的存在，了解线程与进程的关系。
二、实验环境
PC+Win7操作系统
三、实验方法和实验步骤
1．准备工作
打开VC++6.0环境。
2．在程序编辑区内输入程序，实现两个数互换。
3. 在VC环境下建立一个控制台应用程序P1。
系统启动一个进程（因为支持线程，OS会在进程中主动创建一个主线程）来运行该程序。
输出该进程的ID号、以及该进程下面主线程的ID号。
多运行几次，观察结果。
四、实验结果
补充：在VC环境下建立一个控制台应用程序P1。
系统启动一个进程（因为支持线程，OS会在进程中主动创建一个主线程）来运行该程序。
在进程中，我们自己再创建一个子线程（子线程1），该子线程做的事情很简单，就是让它不停地输出如下信息：
子线程1正在运行第1次，其进程的ID号=~, 子线程1的ID号=~
子线程1正在运行第2次，其进程的ID号=~, 子线程1的ID号=~。
子线程1正在运行第20次，其进程的ID号=~, 子线程1的ID号=~
只要启动了一个子线程，实际上系统中是主线程和子线程1在并发执行。
主线程的功能是输出这样形式的内容：
主线程正在运行第1次，其进程的ID号=~,主线程的ID号=~
主线程正在运行第2次，其进程ID号=~, 主线程的ID号=~。
主线程正在运行第20次，其进程ID号=~, 主线程的ID号=~
多运行几次，观察主线程和子线程并发调动的次序。
每次调度都一样吗？为什么？进程ID、主线程ID和子线程ID每次都一样吗？
体会操作系统中并发的异步性。
程序代码如下：
#include<stdio.h>
#include<afxmt.h>
DWORD WINAPI Thread1(LPVOID lpparameter){
int i;
for(i=1;i<=20;i++){
printf("子线程1在运行中,它正在运行第%d times,所属进程的ID号=%ld, 本线程的ID号=%ld\n",i,GetCurrentProcessId(),GetCurrentThreadId());}
return 0;}
int main(){
int j;
printf("一个进程在运行中\n");
printf("主线程在运行中\n");
HANDLE hThread1=CreateThread(NULL,0,Thread1,NULL,0,NULL);
for(j=1;j<=20;j++){
printf("主线程正在运行第%d次;进程的ID号=%ld,线程ID号=%ld\n", j,GetCurrentProcessId(),GetCurrentThreadId());
Sleep(500); }
return 0; }
多次运行的结果显示，每次调度是不一样的，因为操作系统中程序并发运行时的异步性原则，进程ID、主线程ID和子线程ID每次也都是不一样的。
在上面实验的基础上，再创建一个子线程2，子线程2也如线程1一样输出，只是线程1改为线程2而已。
即，此时在计算机系统中形成主线程、线程1、线程2一起并发的阵势。
多运行几次，观察线程的调度情况，看看每次调度执行的结果一样不一样？
体会计算机系统中线程并发的异步性。
代码如下所示：
#include<stdio.h>
#include<afxmt.h>
DWORD WINAPI Thread1(LPVOID lpparameter){
int i;
for(i=1;i<=10;i++){
printf("子线程1在运行中,它正在运行第%d times,所属进程的ID 号=%ld,本线程的ID号=%ld\n",i,GetCurrentProcessId(),GetCurrentThreadId());
}
return 0;
}
DWORD WINAPI Thread2(LPVOID lpparameter){
int i;
for(i=1;i<=10;i++){
printf("子线程2在运行中,它正在运行第%d times,所属进程的ID 号=%ld,本线程的ID号=%ld\n",i,GetCurrentProcessId(),GetCurrentThreadId());
}
return 0;
}
int main(){
int j;
printf("一个进程在运行中\n");
printf("主线程在运行中\n");
HANDLE hThread1=CreateThread(NULL,0,Thread1,NULL,0,NULL);
HANDLE hThread2=CreateThread(NULL,0,Thread2,NULL,0,NULL);
for(j=1;j<=10;j++){
printf("主线程正在运行第%d次;进程的ID号=%ld,线程ID号=%ld\n", j,GetCurrentProcessId(),GetCurrentThreadId());
Sleep(500);
}
return 0;
}
多次运行的结果显示，每次调度执行是不一样的，因为计算机系统中线程运行时并发的异步性原则。
一个主线程一个子线程时，程序运行一次时，进程ID相同，主线程ID和子线程ID不相同，但是主线程无论允许多少次，主线程的ID都是一样的，子线程也是一样。
多运行几次程序时，每次的进程ID不相同。
一个主线程两
个子线程时，程序运行一次时，进程ID相同，主线程ID和子线程ID不相同，但是主线程无论允许多少次，主线程的ID都是一样的，两个子线程ID却不是一样的。
多运行几次程序时，每次的进程ID不相同。