进程控制
c语言实现进程控制的实验原理
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
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。
与进程控制相关的原语
与进程控制相关的原语一、进程控制原语的概念进程控制原语是指在操作系统中，用于管理和控制进程的一系列基本操作。
通过这些原语，我们可以对进程进行创建、撤销、暂停、恢复等操作，以实现进程的有效管理和控制。
二、进程创建原语1. 创建进程（Create）：创建新的进程并为其分配资源，包括分配进程控制块（PCB）、分配内存空间、分配唯一的进程标识符（PID）等。
创建进程时，可以指定进程的优先级、初始状态以及父子关系等。
三、进程撤销原语1. 撤销进程（Terminate）：终止一个进程的执行，并释放其占用的资源。
撤销进程时，操作系统会回收进程所使用的内存空间、文件描述符等资源，并从系统的进程表中删除该进程的 PCB。
四、进程暂停和恢复原语1. 暂停进程（Suspend）：将一个正在执行的进程暂停，暂停后的进程不会继续执行，但其占用的资源仍然保留。
暂停进程的目的是为了让其他优先级更高的进程能够获得执行机会。
2. 恢复进程（Resume）：将一个被暂停的进程恢复执行，使其继续执行之前的工作。
恢复进程时，操作系统会重新分配资源，并将进程的状态设置为就绪状态，以便其能够参与到进程调度中。
五、进程同步原语1. 互斥原语（Mutex）：用于实现进程之间的互斥访问共享资源。
互斥原语提供了对共享资源的排他性访问，确保同一时间只有一个进程可以访问共享资源，从而避免了资源竞争的问题。
2. 信号量原语（Semaphore）：用于实现进程之间的同步和互斥。
信号量原语提供了两种操作：P（proberen）操作和V（verhogen）操作。
P操作用于申请资源，V操作用于释放资源。
通过对信号量进行P和V操作，可以实现对共享资源的互斥访问和进程之间的同步。
六、进程通信原语1. 管道（Pipe）：用于实现具有亲缘关系的进程之间的通信。
管道提供了一种半双工的通信方式，其中一个进程负责写入数据，另一个进程负责读取数据。
管道可以用于实现进程间的数据传输和共享。
第4章 进程控制
通信信息
进程间进行通信时所记录的有关信息
家族联系
指明本进程与家族的联系 占有资源清单
进程的特征
结构特征：进程除了程序段、数据段还 包括PCB 动态性：进程是一个程序的执行，是动 态的，是有生命周期的。 并发性：多个进程实体能同存于内存中， 且在一段时间内同时运行。 独立性：独立运行，独立申请资源，独 立接受调度。 异步性：进程按各自独立的、不可预知 的速度向前前进。 动态性和并发性是进程的最基本特征。
进程等待原语的实现
入口
保护进程的CPU现场到PCB结构中
置该进程为”等待”状态
将该进程PCB结构插入到等待队列中
转进程调度
5. 进程唤醒 进程唤醒原语的形式 当处于等待状态的进程所期待的事件来到时， 由发现者进程使用唤醒原语叫唤醒它。 wakeup(chan) 入口参数chan：进程等待的原因。 进程唤醒原语的功能 当进程等待的事件发生时，唤醒等待该事件的 进程。
响了程序速度。
程序的并发执行使得程序失去了顺序 性，封闭性和可再现性，用“程序” 无法描述这些特征，因此引入了“进 程这个概念”。
4.2 进程的概念 4.2.1进程的定义
1. 进程定义
什么是进程 所谓进程，就是一个程序在给定活动空间和初始环 境下， 在一个处理机上的执行过程。
进程与程序的区别
程序是静态的概念；进程是动态的概念
进程是一个独立运行的活动单位
进程是竞争系统资源的基本单位
一个程序可以对应多个进程；一个进程至少包含一
个程序。
2. 进程的状态
进程的基本状态
运行状态(running)
该进程已获得运行所必需的资源，它的程序正在处理机 上执行。
等待状态(wait)
进 程 控 制
（3）算法特点
多级反馈轮转算法主要有以下几个方面的特点： 1） 较快的响应速度和短作业优先。 2） 输入/输出进程优先。 3）运算型进程有较长的时间片。 4）采用了动态优先级，使那些较多占用珍贵资源CPU的进程优
先级不断降低；采用了可变时间片，以适应不同进程对时间 的要求，使运算型进程能获得较长的时间片。 总之，多级反馈轮转算法不仅体现了进程之间的公平性、进程 的优先程度，又兼顾了用户对响应时间的要求，还考虑到了 系统资源的均衡和高效率使用，提高了系统的吞吐能力。
（1）该进程已完成所要求的功能而正常终止； （2）由于某种错误导致该进程非正常终止； （3）祖先进程要求撤消某个子进程。
无论哪一种情况导致进程被撤消，进程必须释放它占 用的各种资源和PCB本身，以利于资源回收利用。
进程撤消由两部分构成，如下图所示。
子进程入口
释放资源
清除PCB除进 程ID外的内 容 通知父进程
（1）多级反馈队列
多级反馈轮转算法的核心是就绪进程的组 织采用了多级反馈队列。
多级反馈队列是将就绪进程按不同的时 间片长度（即进程的不同类型）和不同 的优先级排成多个队列，如图 (a)所示。 而且一个进程在其生存期内，将随着运 行情况而不断地改变其优先级和能分配 到的时间片长度，即调整该进程所处的 队列。
（1）机器指令级原语。这类原语的特点 是执行期间不允许中断，在操作系统中它
是个不可分割的基本单位。例如
“X=X+1”，其实是由以下汇编语句组成：
LOAD ADDI STORE
A，X A，1 A，X
（2）功能级原语。其特点是作为原语的 程序段不允许并发执行。
返回
进程控制原语就是操作系统中用于创建、撤 消进程以及完成进程各状态间转换的特殊程 序。
进程控制实验报告
进程控制实验报告进程控制实验报告引言：进程控制是操作系统中的重要概念之一，它负责管理和调度计算机系统中的各个进程，确保它们能够按照一定的顺序和优先级进行执行。
本实验旨在通过编写一个简单的进程控制程序，加深对进程控制的理解，并探索其在实际应用中的作用。
实验目的：1. 理解进程控制的基本概念和原理；2. 掌握进程创建、终止和切换的方法；3. 熟悉进程调度算法的实现；4. 分析进程控制在实际应用中的意义和效果。
实验过程：本次实验中，我们选择使用C语言编写一个简单的进程控制程序，通过创建多个进程并进行调度，观察它们的执行顺序和状态变化。
首先，我们定义了一个进程结构体，包含进程ID、进程状态和进程优先级等信息。
然后，我们编写了创建进程的函数，通过调用系统调用接口fork()来创建新的进程，并为其分配唯一的进程ID。
在进程创建完成后，我们实现了一个简单的进程调度算法，根据进程的优先级和状态来决定下一个要执行的进程。
我们使用了优先级队列来管理进程，将优先级高的进程排在队列的前面，以确保它们能够优先执行。
接下来，我们模拟了进程的运行过程，通过设置进程的状态和优先级，来模拟进程的创建、终止和切换。
我们观察到，当一个进程被创建时，它会被添加到就绪队列中，等待系统调度执行。
当一个进程的时间片用完或者发生阻塞时，它会被暂停并切换到下一个就绪进程执行。
实验结果：通过多次运行实验程序，我们观察到进程的创建、终止和切换过程。
我们发现，进程的创建是一个相对较慢的过程，而进程的切换则非常迅速。
这是因为进程的创建需要为其分配资源和初始化环境，而进程的切换只需要保存和恢复进程的状态即可。
我们还发现，进程的优先级对于进程的执行顺序有重要影响。
当一个进程的优先级较高时，它会被优先执行，而其他进程则需要等待。
这使得系统能够根据进程的重要性和紧急程度来进行合理的调度，提高系统的效率和响应速度。
讨论与总结：进程控制是操作系统中非常重要的一部分，它负责管理和调度计算机系统中的各个进程。
进程控制的基本原理和方法
进程控制的基本原理和方法进程控制是操作系统中的一个重要概念，它涉及到操作系统如何管理和控制正在运行的进程。
进程控制的基本原理和方法是操作系统中的核心内容之一。
我们来了解一下进程的基本概念。
在操作系统中，进程是指正在执行的程序的实例。
每个进程都有自己的地址空间、寄存器和堆栈等资源，它们可以独立地运行和管理自己的资源。
进程可以被创建、调度、暂停、恢复和终止等。
进程控制的基本原理之一是进程的创建和终止。
进程的创建是通过调用操作系统提供的系统调用来实现的。
当一个进程需要创建新的进程时，它会调用系统调用创建一个新的进程，并为其分配资源。
进程的终止是指进程执行完成或者被强制终止的过程。
当一个进程执行完成时，它会释放占用的资源，并通知操作系统将其从进程表中删除。
进程控制的另一个重要原理是进程的调度和切换。
调度是指操作系统根据一定的策略从就绪队列中选择一个进程分配给CPU执行的过程。
调度的目的是实现CPU的高效利用和公平分配。
调度算法有多种，如先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转等。
进程切换是指操作系统在进程调度时，将一个进程的执行状态保存起来，并将CPU的控制权转移到另一个进程的过程。
进程切换需要保存和恢复寄存器、堆栈等进程的上下文信息。
进程控制的方法之一是进程同步和互斥。
在多进程环境下，进程之间需要共享资源或者相互合作完成任务。
为了保证数据的一致性和正确性，操作系统提供了各种同步机制，如信号量、互斥锁、条件变量等。
进程同步的目的是协调各个进程之间的执行顺序，避免竞争条件的发生。
进程互斥则是为了保护共享资源，防止多个进程同时访问和修改资源，从而导致数据的不一致。
进程控制还涉及进程通信和进程间的协作。
进程通信是指不同进程之间交换数据或者信息的过程。
进程通信可以通过共享内存、管道、消息队列、套接字等方式实现。
进程间的协作是指多个进程之间相互合作，共同完成某个任务的过程。
操作系统提供了各种机制来实现进程间的协作，如进程间信号的发送和接收、事件的等待和通知等。
第3章 进程控制
UNIX 进 程 描 述
§5 什么是进程(Process、Task)
四 、
例2：当进行中断处理和系统调用时，都将涉及进程上下 文的保存和恢复，此时系统所保存和恢复的是 的上 下文。 A.系统进程 C.不同进程 B.同一个进程 D.其它进程 。
UNIX 进 程 描 述
例3：进程上下文包括如下各项，除了 A.用户打开文件表 C.中断向量 B.PCB D.核心栈
§4 Bernstein条件
例2：已知求值公式(A2+3B)/(B+5A)，若A、B已赋值，试画出 该公式求值过程的前趋图。 分析： S1: x1=A*A S2: x2=3*B S3: x3=5*A S4: x4=x1+x2
S5: x5=B+x3 S6: x6=x4/x5
§5 什么是进程(Process、Task)
PCB
§5 什么是进程(Process、Task)
三 、 进 程 控 制 块
例1：在操作系统中， 位。 A. 程序 B.进程 是竞争和分配资源的基本单 C.作业 D.用户 的，
例2(大连理工）进程与程序的主要区别在于进程是 而程序是 的。一个程序可对应 个进程。
进程是动态的概念，而程序是静态的概念。 进程可执行一或多个程序，程序可为多个进程并发执行。 进程是暂存的，而程序可作为资料长期保存。
§2 前趋图
前趋图是描述并发序列时序关系的有向无循环图。 二、前驱(偏序)关系→ 3.前趋图中，没有前趋的结点称作初始结点，没 有后继的结点称作终止结点。
§3 程序并发执行
eg:有一组计算程序。
多道并行
§3 程序并发执行
一、失去连续性，呈现间断性。
多道并行
§3 程序并发执行
进程的控制方法
进程的控制方法
1、进程创建：创建一个新的进程，可以使用系统调用如fork（）、
exec（）、CREATE等函数来实现。
2、进程终止：进程完成其任务后，主动调用exit（）或_exit（）
函数来终止自己。
3、进程阻塞：进程主动调用阻塞原语，如semwait（）、msgrcv
（）等，将自己的状态由运行变为等待状态。
4、进程唤醒：进程被阻塞后，等待某个事件的发生，如消息的到
来或信号量的增加，然后被唤醒。
5、进程同步：进程在并发执行过程中，由于共享资源而产生竞争，
需要采取措施进行协调，如信号量、消息队列、管程等。
6、进程通信：进程之间需要传递消息和共享数据，可以使用管道、
共享内存、消息队列、信号等机制进行通信。
7、进程调度：操作系统根据一定的调度算法，将CPU的时间片分
配给各个进程，控制它们的执行顺序和时间。
8、进程撤销：进程在执行过程中出现错误或异常情况，需要调用
撤销原语，如kill（）、exit（）等，终止该进程的执行。
9、进程死锁：进程在等待对方释放资源时出现相互等待的情况，
导致两个或多个进程都无法继续执行，需要采取措施避免死锁的发生。
操作系统实验-进程控制
实验一、进程控制实验1.1 实验目的加深对于进程并发执行概念的理解。
实践并发进程的创建和控制方法。
观察和体验进程的动态特性。
进一步理解进程生命期期间创建、变换、撤销状态变换的过程。
掌握进程控制的方法，了解父子进程间的控制和协作关系。
练习 Linux 系统中进程创建与控制有关的系统调用的编程和调试技术。
1.2 实验说明1）与进程创建、执行有关的系统调用说明 进程可以通过系统调用fork()创建子进程并和其子进程并发执行.子进程初始的执行映像是父进程的一个复本.子进程可以通过 exec()系统调用族装入一个新的执行程序。
父进程可以使用 wait()或 waitpid()系统调用等待子进程的结束并负责收集和清理子进程的退出状态。
fork()系统调用语法:pid_t#include <unistd.h>fork(void);fork 成功创建子进程后将返回子进程的进程号,不成功会返回-1.exec 系统调用有一组 6 个函数,其中示例实验中引用了 execve 系统调用语法:#include <unistd.h>const char * envp[]);path 要装const char *argv[],int execve(const char *path,入的新的执行文件的绝对路径名字符串.argv[] 要传递给新执行程序的完整的命令参数列表(可以为空).envp[] 要传递给新执行程序的完整的环境变量参数列表(可以为空).Exec 执行成功后将用一个新的程序代替原进程，但进程号不变，它绝不会再返回到调用进程了。
如果 exec 调用失败，它会返回-1。
wait() 系统调用语法:#include <sys/types.h>pid_t#include <sys/wait.h>wait(int *status);status 用pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int option);于保留子进程的退出状态pid 可以为以下可能值：-1 等待所有 PGID 等于 PID 的绝对值的子进程1 等待所有子进程0 等待所有 PGID 等于调用进程的子进程>0 等待 PID 等于 pid 的子进程 option 规定了调用 waitpid 进程的行为：WNOHANG 没有子进程时立即返回WUNTRACED 没有报告状态的进程时返回wait 和 waitpid 执行成功将返回终止的子进程的进程号，不成功返回-1。
实验一进程控制与描述
死锁检测
死锁检测是通过检测系统状态是否满足死锁条件来确定系 统是否处于死锁状态。
死锁解除
死锁解除是当系统检测到死锁状态时采取措施来解除死锁 的过程。
资源有序分配法
资源有序分配法是一种预防死锁的方法，通过为每个资源 分配一个唯一的序号，并要求进程按照序号递增的顺序请 求资源来避免产生循环等待条件。
03 进程描述
实验一：进程控制与描述
目录
• 进程控制概述 • 进程控制机制 • 进程描述 • 实验步骤与操作 • 实验结果与分析
01 进程控制概述
进程的定义与特性
总结词
进程是程序的一次执行，具有动态性、 并发性、制约性、独立性和制约性等特 性。
VS
详细描述
进程是程序在计算机上的一次执行过程， 它具有动态性，即进程的状态可以在运行 过程中改变；并发性，即进程可以同时存 在于多个状态；制约性，即进程间的相互 制约关系；独立性，即进程是独立的，不 受其他进程的影响；制约性，即进程间的 相互制约关系。
04 实验步骤与操作
实验环境搭建
准备实验所需的操作 系统环境，如Linux 或Windows。
配置网络连接，确保 实验过程中能够访问 外部资源。
安装必要的软件工具， 如任务管理器、终端 等。
进程创建与终止实验
01 打开任务管理器或终端，
查看当前运行的进程。
观察并记录进程的创建 过程和结果，包括进程
PCB中包含了进程标识符、进 程状态、内存指针、文件描述 符表等信息。
通过PCB，操作系统可以对进 程进行创建、切换、终止等操 作，实现对进程的统一管理。
进程状态信息
1
进程状态信息是指描述进程当前状态的变量和数 据结构。
6个常用的进程控制原语
6个常用的进程控制原语进程控制原语是操作系统中用于控制进程的基本操作。
在操作系统中，进程控制原语是非常重要的，因为它们可以帮助操作系统管理进程，保证系统的稳定性和安全性。
本文将介绍6个常用的进程控制原语。
1. 创建进程创建进程是操作系统中最基本的进程控制原语之一。
当用户需要启动一个新的进程时，操作系统会调用创建进程原语来创建一个新的进程。
在创建进程时，操作系统会为该进程分配一定的资源，如内存空间、CPU时间等。
2. 销毁进程销毁进程是操作系统中另一个重要的进程控制原语。
当一个进程完成了它的任务或者出现了错误时，操作系统会调用销毁进程原语来销毁该进程。
在销毁进程时，操作系统会释放该进程占用的资源，如内存空间、CPU时间等。
3. 阻塞进程阻塞进程是指将一个进程暂停执行，直到某个条件满足时再继续执行。
当一个进程需要等待某个事件发生时，操作系统会调用阻塞进程原语来阻塞该进程。
在阻塞进程时，操作系统会将该进程从CPU中移除，直到事件发生时再将其唤醒。
4. 唤醒进程唤醒进程是指将一个被阻塞的进程重新放回就绪队列，以便继续执行。
当一个进程等待的事件发生时，操作系统会调用唤醒进程原语来唤醒该进程。
在唤醒进程时，操作系统会将该进程放回就绪队列，以便继续执行。
5. 挂起进程挂起进程是指将一个进程暂停执行，但不释放该进程占用的资源。
当一个进程需要暂停执行一段时间时，操作系统会调用挂起进程原语来挂起该进程。
在挂起进程时，操作系统会将该进程从CPU中移除，但不释放该进程占用的资源。
6. 恢复进程恢复进程是指将一个被挂起的进程重新放回就绪队列，以便继续执行。
当一个被挂起的进程需要继续执行时，操作系统会调用恢复进程原语来恢复该进程。
在恢复进程时，操作系统会将该进程放回就绪队列，以便继续执行。
进程控制原语是操作系统中非常重要的一部分，它们可以帮助操作系统管理进程，保证系统的稳定性和安全性。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的进程控制原语，以便更好地管理进程。
进程的控制方法
进程的控制方法进程是计算机中最基本的资源单位，它是程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位。
为了合理有效地控制进程，提高计算机系统的性能和可靠性，我们常常需要采取一些控制方法。
本文将介绍几种常见的进程控制方法。
一、进程的创建和终止控制1. 进程的创建进程的创建是指在系统中生成一个新的进程。
常见的进程创建方法有：（1）父进程创建子进程：父进程通过调用系统调用（如fork()）创建一个新的子进程，子进程会继承父进程的资源和状态，然后可以执行不同的程序段。
（2）系统初始化创建进程：系统启动时，会自动创建一些特殊的进程，如init进程（在Linux系统中）。
2. 进程的终止进程的终止是指进程执行完毕或被强制终止。
常见的进程终止方法有：（1）正常终止：进程执行完毕后，会自动终止，并释放占用的资源。
（2）异常终止：进程在执行过程中遇到错误或异常情况，导致无法继续执行，会被强制终止。
二、进程的切换控制进程的切换是指在多道程序环境下，由于资源有限，系统需要在多个进程之间进行切换，以实现并发执行。
常见的进程切换方法有：1. 抢占式调度抢占式调度是指操作系统通过时钟中断等方式，强制挂起正在执行的进程，并将CPU分配给其他可执行的进程。
这种调度方式可以实现公平性和高效性，但需要考虑进程切换的开销。
2. 非抢占式调度非抢占式调度是指进程只有在主动放弃CPU时，才会被操作系统挂起。
这种调度方式可以减少进程切换的开销，但可能导致某些进程长时间占用CPU，影响其他进程的执行。
三、进程的同步和通信控制进程的同步和通信是指多个进程之间通过共享资源或消息传递等方式进行合作和协调。
常见的进程同步和通信方法有：1. 互斥锁互斥锁是一种用于实现进程互斥访问共享资源的机制。
当一个进程需要访问共享资源时，它必须先获得互斥锁，其他进程则需要等待锁的释放。
2. 信号量信号量是一种用于实现进程同步和互斥的机制。
通过对信号量的P 操作和V操作，进程可以实现对临界资源的互斥访问和同步执行。
操作系统原理实验4-进程控制
《操作系统原理》实验报告
实验序号：4 实验项目名称：进程控制
一、实验目的及要求
1. 加深对进程信号量的理解。
2. 理解进程同步与互斥机制。
3. 掌握Linux操作系统下的进程控制编程。
二、实验设备（环境）及要求
1.虚拟机VMware Workstation、Ubuntu操作系统和C语言编程。
2.编写一段程序，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Ctrl C键），当捕捉到中断信号后，父进程调用kill()向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后，分别输出下面信息后终止：
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，输出以下信息后终止：
parent process is killed!
三、实验内容与步骤
代码：
在终端上进行测试
四、实验结果与数据处理
五、分析与讨论
了解了计算机进程的管理以及signal（）函数的作用。
六、教师评语成绩。
简述进程控制块的主要内容
简述进程控制块的主要内容进程控制块(Process Control Block，简称PCB)是操作系统中一个重要的数据结构，用于存储和管理正在运行、等待和挂起的进程信息，是操作系统对进程的控制和管理的基础。
PCB主要包含以下内容：1. 进程标识符(Process Identifier，PID)：用于唯一标识一个进程，在操作系统中通常使用数字来表示。
2. 进程状态(Process State)：表示进程当前的状态，包括就绪、运行、等待、挂起、终止等状态。
3. 寄存器内容(Register contents)：保存进程执行的上下文信息，如CPU寄存器内容、程序计数器等，以便进程被中断或切换时能够恢复执行。
4. 进程优先级(Process Priority)：表示进程在进程调度中的优先级，不同的进程具有不同的优先级，以实现对进程的优先调度。
5. 进程调度信息(Scheduling Information)：包括进程调度算法和进程的调度参数，用于决定进程的调度方式和执行时间。
6. 内存管理信息(Memory Management Information)：包括进程所占用的内存地址范围，以及进程所需的其他内存资源信息，如共享内存、动态链接库等。
7. 进程同步和通信信息(Synchronization and Communication Information)：描述进程之间的同步和通信关系，如信号量、管道、消息队列等。
8. 文件和I/O信息(File and I/O Information)：描述进程所打开的文件和正在I/O操作的状态，如文件指针、缓冲区等。
9. 账户和安全信息(Accounting and Security Information)：记录进程的账户信息和安全策略，包括登录名、所属组等。
PCB的主要作用是管理进程，操作系统通过PCB来维护进程状态、作业和进程的调度和管理，有效保障了系统的稳定性和可靠性。
进程控制实验报告
进程控制实验报告进程控制实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作，深入理解进程控制的概念、原理和实现方式，掌握进程控制的技巧和方法，提升解决实际问题的能力。
二、实验原理进程控制是操作系统内核的重要功能之一，它负责协调和管理系统中多个进程的执行顺序和资源分配。
进程控制的主要任务包括创建和终止进程、进程切换和进程同步等。
本实验将通过具体的操作，学习和体验进程控制的过程和细节。
三、实验步骤1.实验准备（1）了解和熟悉实验室环境，包括计算机硬件配置、操作系统版本等信息。
（2）准备实验材料，包括相关文档、软件工具等。
（3）明确实验任务和目的，制定实验计划。
2.创建进程（1）打开实验环境，启动操作系统。
（2）使用编程语言（如C语言）编写一个简单的程序，该程序将创建一个新的进程。
（3）编译并运行程序，观察和记录进程的创建过程。
3.进程切换（1）编写一个程序，该程序将在两个进程之间进行切换。
（2）运行程序，观察和记录进程切换的过程和效果。
4.进程同步（1）使用信号量或其他同步机制实现两个进程的同步。
（2）运行程序，观察和记录进程同步的过程和效果。
5.进程终止（1）编写一个程序，该程序将终止一个指定的进程。
（2）运行程序，观察和记录进程终止的过程和效果。
6.实验总结与报告编写（1）总结实验过程和结果，梳理实验中的问题和解决方法。
（2）编写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、结果分析等。
四、实验结果与分析通过本次实验，我们成功地创建了一个新的进程，并实现了进程之间的切换、同步和终止。
在实验过程中，我们深入理解了进程控制的概念、原理和实现方式，掌握了进程控制的技巧和方法。
同时，我们也遇到了一些问题，如进程创建失败、进程切换不成功等，但通过仔细分析问题原因并采取相应的解决方法，最终成功解决了这些问题。
通过本次实验，我们不仅学到了专业知识，也提高了解决实际问题的能力。
五、实验结论与建议本次实验让我们更加深入地理解了进程控制的相关知识，并掌握了进程控制的基本操作方法。
进程控制 实验报告
进程控制实验报告进程控制实验报告一、引言进程控制是操作系统中的重要概念，它涉及到进程的创建、调度、终止等方面。
本篇实验报告将介绍我们在进程控制实验中所进行的工作和实验结果。
二、实验目的本次实验的目的是通过编写程序，了解进程的创建、调度和终止过程，并掌握相关的系统调用和操作。
三、实验环境我们使用的实验环境是Linux操作系统，并使用C语言编写程序。
四、实验步骤1. 进程创建在实验中，我们编写了一个简单的程序，用于创建新的进程。
通过调用系统调用fork()，我们可以在父进程中创建一个子进程。
子进程是父进程的副本，它们共享一些资源，但有各自独立的执行空间。
2. 进程调度在实验中，我们使用了系统调用exec()来进行进程调度。
通过调用exec()，我们可以在一个进程中执行另一个可执行文件。
这样，原来的进程将被替换为新的进程，并开始执行新的程序。
3. 进程终止在实验中，我们使用了系统调用exit()来终止一个进程。
当一个进程执行完毕或者遇到错误时，可以调用exit()来结束自己的执行。
同时，exit()函数还可以传递一个整数值作为进程的返回值，供其他进程获取。
五、实验结果通过实验，我们成功地创建了多个进程，并进行了调度和终止操作。
我们观察到，创建的子进程在父进程的基础上执行，并且具有独立的执行空间。
在调度过程中，我们能够看到进程的切换和执行结果的输出。
在终止过程中，我们成功地结束了进程的执行，并获取了进程的返回值。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了进程控制的相关概念和操作。
我们通过编写程序，实际操作了进程的创建、调度和终止过程。
这些实验结果对于我们理解操作系统的工作原理和进程管理机制具有重要意义。
七、实验感想本次实验让我们深刻认识到进程控制在操作系统中的重要性。
进程的创建、调度和终止是操作系统能够高效运行的基础。
通过实验，我们不仅掌握了相关的系统调用和操作，还加深了对操作系统原理的理解。
八、实验改进在实验中，我们可以进一步扩展功能，例如实现进程间的通信和同步机制。
进程的控制_实验报告
### 实验目的1. 理解操作系统进程控制的基本概念和原理。
2. 掌握进程的创建、同步、通信和终止等操作。
3. 熟悉Linux系统中的进程控制命令和系统调用。
4. 理解进程调度算法的基本原理和实现方法。
### 实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 编译器：gcc4. 开发工具：vim### 实验内容本实验主要涉及以下内容：1. 进程的创建与终止2. 进程同步与通信3. 进程调度算法#### 1. 进程的创建与终止实验一：利用fork()创建进程```c#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>int main() {pid_t pid;pid = fork();if (pid < 0) {printf("fork() error\n");return 1;} else if (pid == 0) {printf("Child process, PID: %d\n", getpid()); printf("Child process is running...\n");sleep(2);printf("Child process is exiting...\n");return 0;} else {printf("Parent process, PID: %d\n", getpid()); printf("Parent process is running...\n");sleep(3);printf("Parent process is exiting...\n");wait(NULL);}return 0;}```实验二：利用exec()创建进程```c#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>int main() {pid_t pid;pid = fork();if (pid < 0) {printf("fork() error\n");return 1;} else if (pid == 0) {execlp("ls", "ls", "-l", (char )NULL); printf("execlp() error\n");return 1;} else {wait(NULL);}return 0;}```实验三：进程终止```c#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>int main() {pid_t pid;pid = fork();if (pid < 0) {printf("fork() error\n");return 1;} else if (pid == 0) {printf("Child process, PID: %d\n", getpid()); sleep(2);printf("Child process is exiting...\n");exit(0);} else {wait(NULL);}return 0;}```#### 2. 进程同步与通信实验四：使用信号实现进程同步```c#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <signal.h>int main() {pid_t pid;int status;int signalNo = 1;pid = fork();if (pid < 0) {printf("fork() error\n");return 1;} else if (pid == 0) {printf("Child process, PID: %d\n", getpid()); while (1) {pause();printf("Child process is running...\n"); }} else {printf("Parent process, PID: %d\n", getpid()); sleep(1);kill(pid, signalNo);wait(NULL);}return 0;}```实验五：使用管道实现进程通信```c#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>int main() {int pipefd[2];pid_t pid;char buffer[100];if (pipe(pipefd) == -1) {printf("pipe() error\n"); return 1;}pid = fork();if (pid < 0) {printf("fork() error\n"); return 1;} else if (pid == 0) {close(pipefd[0]);read(pipefd[1], buffer, sizeof(buffer));printf("Child process, PID: %d, Received: %s\n", getpid(), buffer);} else {close(pipefd[1]);write(pipefd[0], "Hello, Child!\n", 14);wait(NULL);}return 0;}```#### 3. 进程调度算法实验六：先来先服务（FCFS）调度算法```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/wait.h>#define NUM_PROCESSES 5#define TIME_QUANTUM 2typedef struct {int pid;int arrival_time;int burst_time;} Process;int main() {Process processes[NUM_PROCESSES] = {{1, 0, 5},{2, 1, 3},{3, 2, 4},{4, 3, 2},{5, 4, 1}};int i, j, time = 0, completed = 0;int wait_time[NUM_PROCESSES], turnaround_time[NUM_PROCESSES]; // Calculate waiting timefor (i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++) {wait_time[i] = 0;}for (i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++) {for (j = 0; j < i; j++) {wait_time[i] += processes[j].burst_time;}}// Calculate turnaround timefor (i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++) {turnaround_time[i] = wait_time[i] + processes[i].burst_time;}// Calculate average waiting time and turnaround timeint total_wait_time = 0, total_turnaround_time = 0;for (i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++) {total_wait_time += wait_time[i];total_turnaround_time += turnaround_time[i];}printf("Average waiting time: %.2f\n", (float)total_wait_time / NUM_PROCESSES);printf("Average turnaround time: %.2f\n",(float)total_turnaround_time / NUM_PROCESSES);return 0;}```实验七：时间片轮转调度算法```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/wait.h>#define NUM_PROCESSES 5#define TIME_QUANTUM 2typedef struct {int pid;int arrival_time;int burst_time;} Process;int main() {Process processes[NUM_PROCESSES] = {{1, 0, 5},{2, 1, 3},{3, 2, 4},{4, 3, 2},{5, 4, 1}};int i, j, time = 0, completed = 0;int wait_time[NUM_PROCESSES], turnaround_time[NUM_PROCESSES]; // Calculate waiting timefor (i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++) {wait_time[i] = 0;}for (i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++) {for (j = 0; j < i; j++) {wait_time[i] += processes[j].burst_time;}}// Calculate turnaround timefor (i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++) {turnaround_time[i] = wait_time[i] + processes[i].burst_time;}// Calculate average waiting time and turnaround timeint total_wait_time = 0, total_turnaround_time = 0;for (i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++) {total_wait_time += wait_time[i];total_turnaround_time += turnaround_time[i];}printf("Average waiting time: %.2f\n", (float)total_wait_time / NUM_PROCESSES);printf("Average turnaround time: %.2f\n",(float)total_turnaround_time / NUM_PROCESSES);return 0;}```### 实验总结通过本次实验，我对操作系统进程控制有了更深入的了解。
用什么实现进程控制的原理
用什么实现进程控制的原理进程控制是操作系统中的一个重要概念，用来描述操作系统管理和控制进程的机制和方法。
进程控制的原理主要通过进程管理和调度、进程状态切换、进程通信、同步机制、死锁处理等来实现。
首先，进程管理和调度是进程控制的基础。
操作系统通过进程管理模块来创建、终止、挂起和激活进程。
进程调度算法决定了哪个进程将被运行以及运行多长时间。
常见的调度算法有先来先服务、短作业优先、轮转法等。
通过这种方式，操作系统可以有效地管理和控制进程的执行顺序和资源分配。
其次，进程状态切换是进程控制的核心。
进程可以处于运行态、就绪态和阻塞态等不同状态。
当一个进程从运行态切换到就绪态时，操作系统会将其上下文保存下来，并切换到另一个就绪态进程的上下文。
当一个进程从运行态切换到阻塞态时，其上下文也会被保存，并切换到另一个就绪态进程的上下文。
这种状态切换的机制可以确保多个进程能够并发执行，并且能够及时地响应外部事件。
进程通信也是实现进程控制的重要机制之一。
进程通信可以通过共享存储器、管道、消息队列、信号量、套接字等不同方式实现。
共享存储器是最常见的进程通信方式，多个进程可以通过读写共享内存来实现数据的传输和共享。
管道是一种单向通信方式，其中一个进程可以向管道写入数据，而另一个进程可以从管道中读取数据。
消息队列是一种消息传递机制，进程可以通过发送和接收消息来进行通信。
信号量是用来实现进程同步和互斥的机制，可以防止多个进程同时访问共享资源。
套接字是一种网络编程的方式，可以在不同主机之间进行进程间通信。
此外，同步机制也是实现进程控制的关键。
当多个进程同时访问共享资源时，往往需要进行同步操作，以防止数据的不一致性。
常见的同步机制有互斥锁、条件变量、信号量等。
互斥锁是一种最简单的同步机制，只允许一个进程访问共享资源。
条件变量是一种条件同步机制，进程可以通过条件变量等待某个条件成立后再执行。
信号量是一种更高级的同步机制，可以通过增加或减少信号量的值来实现进程同步。
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进程唤醒步骤：原语wakeup（）
从相应的等待队列中移出进程； 修改进程PCB的有关信息，如进程状态改为就绪态，并移入就绪队列
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进程控制
进程的挂起与激活
8
ห้องสมุดไป่ตู้
进程终止过程如下：
根据撤销进程标识号，从相应队列中找到并移出它； 将该进程拥有的资源归还给父进程或操作系统； 若该进程拥有子进程，先撤销它的所有子进程，以防它们脱离控制； 回收PCB。
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进程控制
进程的阻塞和唤醒 1、进程的阻塞
引起进程阻塞的事件： 请求系统服务 启动某种操作 新数据尚未到达 无新工作可作
挂起原语的功能：原语suspend（）
自身挂起、挂起具有指定标识符的进程、将其进程及 其全部或部分“子孙”挂起。 激活原语功能：原语active（） 使处于静止状态的进程变为活动。
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进程控制
思考与练习： （2000，华中科技大学）现代操作系统一般都提供多进程（或称多任务 ） 运行环境，试回答以下问题： 1 为支持多道程序的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据 结构？ 2 为支持进程状态的变迁，系统至少应提供哪些进程控制原语？ 3 执行每一个进程控制原语，进程状态发生什么变化？
进程控制
进程控制
进程控制的主要任务是对进程生命周期进程控制，即要负责进程的创建、 撤消以及实现进程的状态转换和进程通信等功能。这是系统的基本功能 ， 由内核中相应的原语完成。 原语(primitive or atomic action)： 是OS内核中由若干多机器指令构 成的完成某种特定功能的一段程序，其执行具有不可分割性，即原子特 征。亦即原语的执行必须是连续的，不能是并发或被中断的。单机系统 中的实现方式之一：屏蔽中断。 原语的特点：原子性、中断屏蔽性
进程阻塞的过程：原语block（） 发现阻塞事件，调用阻塞原语 把自己阻塞，停止进程的执行， 修改PCB的状态信息，将其插入 到相应的阻塞队列。最后转调 度程序，将处理机分配给另一 个就绪进程。
❖注意：进程的阻塞是进 程自身的一种主动行为
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进程控制
进程的唤醒
当阻塞的进程所等待的事件出现时（如所需数据已到达，或者等待
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进程控制
进程创建
引起创建进程的事件： 用户登录 作业调度 提供服务 应用请求
进程创建的主要步骤：
原语create() 申请空白PCB 为新进程分配资源 初始化PCB的内容 将新进程插入就绪队列
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进程控制
进程的终止
进程完成了任务，或者在执行过程发生异常，这时系统就要终止当
前 进程的执行。终止进程的执行，可用进程终止原语来实现。