进程管理演示系统的设计与实现
(完整word版)进程管理实验报告源代码
实验一进程管理1．目的和要求通过实验理解进程的概念，进程的组成（PCB结构），进程的并发执行和操作系统进行进程管理的相关原语（主要是进程的创建、执行、撤消）。
2．实验内容用C语言编程模拟进程管理，至少要有：创建新的进程；查看运行进程；换出某个进程；杀死运行进程以及进程之间通信等功能。
3．实验环境Windows操作系统、VC++6.0C语言4．实验提示PCB结构通常包括以下信息：进程名，进程优先数，轮转时间片，进程所占用的CPU时间，进程的状态，当前队列指针等。
可根据实验的不同，PCB结构的内容可以作适当的增删。
主体程序#include "conio.h"#include "stdio.h"#include "stdlib.h"struct jincheng_type{int pid;int youxian;int daxiao;int msg;int live;};struct jincheng_type neicun[20],waicun[20];int shumu=0,pid_l;main(){int n,m,i;char a;n=1;while(n==1){system("cls");printf("\n********************************************");printf("\n* 进程演示系统*");printf("\n********************************************");printf("\n 1.创建新的进程 2.查看运行进程");printf("\n 3.换出某个进程 4.杀死运行进程");printf("\n 5.进程之间通信 6.退出");printf("\n********************************************");printf("\n请选择（1～6) ");a=getch();switch(a){case'1':create( );break;case'2':viewrun( );break;case'3':huanchu();break;case'4':kill( );break;case'5':tongxun( );break;case'6': exit(0);default: n=0;}}}create( ) /* 创建一个进程的示例（不完整的程序）*/ {if(shumu>=20){printf("\n内存已满，请先结束或换出进程\n");}else{printf("\n请输入新进程的pid\n");scanf("%d",&neicun[shumu+1].pid);printf("\n请输入新进程的优先级\n");scanf("%d",&neicun[shumu+1].youxian);printf("\n请输入新进程的大小\n");scanf("%d",&neicun[shumu+1].daxiao);printf("\n请输入新进程的消息\n");scanf("%d",&neicun[shumu+1].msg);neicun[shumu+1].live=1;shumu++;}return neicun[shumu-1].live;}viewrun( )/*查看运行进程*/{int vpid;printf("\n请输入进程的pid\n");scanf("%d",&vpid);if(vpid>0&&vpid<=20&&neicun[vpid].live==1){printf("\n进程的pid是: %d\n",neicun[vpid].pid);printf("进程的优先级是: %d\n",neicun[vpid].youxian);printf("进程的大小是:%d\n",neicun[vpid].daxiao);printf("进程的消息是:%d\n",neicun[vpid].msg);}else{printf("\n所查看运行进程不存在\n");}printf("请按回车退出查看\n");vpid=getch();}huanchu()/*换出某个进程*/{int pid1,pid2;char c;printf("\n请输入第一个替换进程的pid\n");scanf("%d",&pid1);printf("\n请输入第二个替换进程的pid\n");scanf("%d",&pid2);if(pid1>0&&pid1<=20&&neicun[pid1].live==1){if(neicun[pid1].youxian>neicun[pid2].youxian){waicun[20].pid=neicun[pid1].pid;waicun[20].youxian=neicun[pid1].youxian;waicun[20].daxiao=neicun[pid1].daxiao;waicun[20].msg=neicun[pid1].msg;neicun[pid1].pid=neicun[pid2].pid;neicun[pid1].youxian=neicun[pid2].youxian;neicun[pid1].daxiao=neicun[pid2].daxiao;neicun[pid1].msg=neicun[pid2].msg;neicun[pid2].pid=waicun[20].pid;neicun[pid2].youxian=waicun[20].youxian;neicun[pid2].daxiao=waicun[20].daxiao;neicun[pid2].msg=waicun[20].msg;printf("\n替换完成\n");printf("\n被替换进程的pid是: %d\n",waicun[20].pid); printf("被替换进程的优先级是: %d\n",waicun[20].youxian); printf("被替换进程的大小是:%d\n",waicun[20].daxiao); printf("被替换进程的消息是:%d\n",waicun[20].msg);}else{printf("\n进程优先级不够大");}}else{printf("所查看运行进程不存在");}printf("请按回车退出换出进程\n");c=getche();return;}kill()/*杀死运行进程*/{int kpid;printf("\n请输入进程的pid\n");scanf("%d",&kpid);if(kpid>0&&kpid<20&&neicun[kpid].live==1){neicun[kpid].live=0;}return;}tongxun( )/*进程之间通信*/{int tpid1,tpid2;int buffer;char d;printf("\n请输入通信源进程pid\n");scanf("%d",&tpid1);printf("\n请输入通信目的进程pid\n");scanf("%d",&tpid2);if(tpid1>0&&tpid1<20&&neicun[tpid1].live==1){buffer=neicun[tpid1].msg;neicun[tpid1].msg=neicun[tpid2].msg;neicun[tpid2].msg=buffer;printf("\n源进程的消息是: %d\n",neicun[tpid1].msg);printf("\n目的进程的消息是: %d\n",neicun[tpid2].msg);}else{printf("\n所查看运行进程不存在\n");}printf("\n请按回车退出进程通信\n");d=getch();return;}5．实验运行结果******************************************** * 进程演示系统* ********************************************1.创建新的进程2.查看运行进程3.换出某个进程4.杀死运行进程5.进程之间通信6.退出系统******************************************** 请选择（1～6）然后根据你选择的不同，出现不同的结果。
实验1：进程管理
实验1：进程管理要求：编写程序，模拟实现创建新的进程；查看运行进程；换出某个进程；撤销某个进程。
提示：1、进程状态简单处理为：0为不在内存，1为在内存，2为阻塞，3为挂起。
2、撤销进程指将进程的状态从运行变为阻塞。
3、程序的结构可以处理为在主函数中用switch语句调用各种表示进程管理功能的函数。
源程序代码：#include <iostream>#include <fstream>#include <string>#include <windows.h>#include <iomanip>using namespace std;const Max=100;int Tread[3][Max];//[号码][大小][状态]int n=-1;int mem=64;int a;void T(){cout<<"**********************************"<<endl;cout<<"* 进程演示系统*"<<endl;cout<<"**********************************"<<endl;cout<<"* 1.创建进程*"<<endl;cout<<"* 2.调入内存*"<<endl;cout<<"* 3.杀死进程*"<<endl;cout<<"* 4.查看进程*"<<endl;cout<<"----------------------------------"<<endl;cout<<"< 提示：状态0为不在内存，1为在内存，2为阻塞，3为挂起。
2009年山东省优秀学士论文名单
张明勤
王佐勋
序 号 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127
作者姓 名 项颖 冯全宝 王会凤 申来法 孙玲玲 王芬清 张利 丁晓波 李一军 韩雯雯 梁硕 张丽 吴相贞 姚静 杨蕾 孙祥程 杜建 唐晓 杨丽 董琛 贾文涛 崔洋洋 张秀波 白玉川 苏学 庄雪梅 张晓霞 孙国慧 马乐园 徐宁 程延超 宋宁
高培基
董晓丽武中臣Fra bibliotek郭忠平 陈新华 高秋梅 李敏
序 号 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63
作者姓 名 张秀婷 寇俊丽 梁世红 徐福帅 蒋玉新 任红伟 任传铭 刘赵春 吴松涛 夏晞冉 刘林国 姜玉霞 马俊杰 侯良玉 彭磊 冯泉妤 张海伟 郑建宇 李业港 夏阳 刘建业 李军 刘钊 郑成志 魏西洁 吴昊泽 宋菁 王凯 章涛 范汇武 朱彬 范伟静
指导教 师1名称 建筑学 郝赤彪 土木工程 周学军 电子信息工程 张运楚 材料科学与工程 许斌 工商管理 姜阵剑 机械工程及自动化 张瑞军 建筑学 仝晖 给水排水工程 武道吉 工业设计 李明辉 电子信息工程 张迎春 无机非金属材料工程 刘树江 制药工程 张大同 轻化工程 赵传山 机械设计制造及其自动化锋 董 机械设计制造及其自动化 孙永进 电子信息工程 谭博学 交通运输 谭德荣 生物科学 王衍喜 土木工程 柏云 化学工程与工艺 傅忠君 材料化学 李秋红 矿物资源工程 赵小稚 国际经济与贸易 张吉国 工商管理 孙世民 生物技术 王玮 农业资源与环境 张民 园艺 张连忠 农学 史春余 动物医学 周恩民 信息与计算科学 王云诚 食品质量与安全 王庆国 农业机械化及其自动化 李法德 专业名称
操作系统课程设计(完整规范版)
操作系统课程设计（完整规范版）一、设计目的操作系统课程设计旨在让学生深入了解操作系统的基本原理，掌握操作系统的设计与实现方法，培养学生在实际操作系统中分析和解决问题的能力。
通过本次课程设计，学生将能够：1. 加深对操作系统理论知识的理解与应用；2. 提高动手实践能力，培养创新精神和团队协作意识；3. 为今后从事操作系统相关领域的研究和工作奠定基础。
二、设计要求（1）进程管理：包括进程的创建、撤销、调度等；（2）内存管理：实现内存分配、回收、页面置换等；（3）文件系统：实现文件的创建、删除、读写等操作；（4）设备管理：实现设备的分配、回收、驱动等功能。
（1）代码规范：编写清晰、易读、易维护的代码；（3）团队协作：合理分工，确保团队成员共同参与、共同进步。
三、设计步骤1. 需求分析：分析课程设计所需实现的功能，明确各个模块的具体要求；2. 概要设计：根据需求分析，制定总体设计方案，划分模块，确定模块间接口；3. 详细设计：针对每个模块，进行具体实现方案的设计；4. 编码实现：按照设计文档，编写代码，实现各个功能模块；5. 测试与调试：对实现的功能进行测试，发现问题并进行调试；6. 优化与改进：根据测试结果，对代码进行优化，提高系统性能；四、预期成果1. 完成一套具有基本功能的模拟操作系统，能够演示进程管理、内存管理、文件系统和设备管理的主要操作；2. 提供完整的，包括注释，以便他人理解和学习；3. 形成一份详尽的课程设计报告，记录设计过程中的思考、遇到的问题及解决方案；4. 通过课程设计，提升个人在操作系统领域的理论知识和实践能力。
五、评价标准1. 功能完整性：各功能模块是否按照要求实现，系统是否能正常运行；3. 创新性：设计过程中是否有独特的想法，是否对现有技术有所改进；4. 团队协作：团队成员之间沟通是否顺畅，分工是否合理，协作是否高效；5. 文档质量：课程设计报告是否详细、准确，是否能够完整反映设计过程和成果。
进程调度演进过程的仿真设计与实现
文 章 编 号 ：０ ２—５ ３ ２ ０ ０ １０ ６ ４（ ０ ７） １—０ ５ ０ ９—０ ４
进 程 调 度 演 进 过 程 的 仿 真 设 计 与 实现
朱 贵 良，蒋 小 森 ，布 辉 ，杨 彬
（ 北 水 利 水 电学 院 ， 南 郑 州 ４ ０ １ ） 华 河 ５０ １
摘
要： 以定 时 器 驱 动 机 制 为 模 式 ， 动 画 方 式 ， 用 以进 程 调 度 为 中心 ， 现 了对 选 用 调 度 算 法 的运 行 过 程 的 模 实
备 与 主存 利用 的均 衡性 ． ２ ．满 足紧急 事件进 程 优先 调度 的原则 ．
对选 定 的调 度算法 中进 程 运行 的数据进 行记 录 和分 析 ， 而 实现 对各算 法 性能 的 比较性分 析 和评测 ． 从
１ １ 关 键 技 术 ．
３ ．统筹 兼顾 合 理选 择 的 原 则 ． 如 ， 些 运 行 例 一 时间很 短 ， 资源要 求 不高 ， 对 发生 阻塞 状态 可能性 很
度 为 中心 ， 包括 进程 创 建 、 度 、 行 、 调 执 阻塞 和终止 等 进 程管理 过 程 的可视化 演示 ． 此基 础上 ， 在 系统 还可
算 法 ， 度算 法设 计必 须考虑 以下 ４个 原则 ： 调 １ ．均衡 利 用 有 限 资 源 的原 则 ， Ｃ Ｕ，／ 即 Ｐ Ｉ０设
拟 与仿 真 ， 时 也 实 现 了进 程 创 建 、 度 、 行 、 塞 和 终 止 过 程 的 可 视 化 ． 统 能 够 自动 完 成 进 程 演 进 过 程 的 同 调 执 阻 系
数 据 记 录 和 分析 ， 对 算 法 的 性 能 进 行 初 步 评 测 ， 对 深 入 理 解 操 作 系 统 核 心层 ， 析 进 程 原 理 ， 现 和研 究 并 这 透 发
Windows进程管理工具设计与实现
Windows进程管理工具设计与实现摘要Windows自带的任务管理器存在功能上的缺陷，如不能查看进程的模块及线程信息。
该课题设计就是模拟Windows任务管理器，开发一个功能更完善的Windows进程管理软件。
主要设计的是一个基于对话框的VC++程序，在主对话框上面放置了一个标签控件，并创建了任务、进程和系统信息三个页面，标签控件用于选择并显示页面。
三个页面分别用于显示当前运行的窗口程序、进程及进程模块、系统资源使用情况。
程序还实现了结束任务、切换任务、终止进程等对进程管理的基本功能。
在程序的设计过程中，通过调用Windows API函数而获得任务、进程、线程模块，以及系统资源使用情况等信息。
最后在Windows XP系统上进行测试，实现了进程管理的基本功能，为用户了解当前进程及系统资源使用情况提供了很好的参考。
关键词：任务管理器；线程；进程；APIThe design and implementation of the management toolfor WindowsAbstractThere is some defects in function in the Task Manager built-in Windows,For example,it doesn't show us the information of process modules and threads.The work of my designment is to follow the Windows Task Manager and develop a software for managing process which has improved function.This software is designed to be a programe based on a dialog write in the VC++.There is a label control in the main dialog box,And there are three pages for task,process and system information.The label control is used to select the page and dispaly it.The three pages are used respectively to display the information for task runs for the current,process and process modules,the utilization of system resources.The software also realized some basic function for managing process,such as ending the task,switching the task,terminating the process and so on. During the process of my programe,I get the information for tasks,process,thread modules and the utilization of system resource by calling the Windows API functions.Finally I test it on the Windows xp system.And it achieves the basic function for managing process.It provides a good reference for users to view the process current and the utilization of system resources.Key words: Task Manager; Threads; Process; API目录论文总页数：21页1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 本课题研究的意义 (1)1.4 本课题的研究方法 (1)1.5 进程与线程简介 (1)1.5.1 进程简介 (1)1.5.2 线程简介 (3)1.5.3 进程与线程的关系 (3)1.5.4 Windows自带的任务管理器分析 (4)2 主要功能及设计思路 (5)2.1 主要功能 (5)2.2 设计思路 (5)3 详细设计 (5)3.1 主框架的实现 (6)3.1.1 子对话框的显示 (6)3.1.2 实现菜单 (7)3.1.3 提升本程序权限 (8)3.2 任务列表页面设计 (8)3.2.1 显示任务信息 (8)3.2.2 结束任务 (10)3.2.3 切换任务 (11)3.3 进程列表页面设计 (11)3.3.1 显示进程信息 (12)3.3.2 显示模块及线程信息 (14)3.3.3 结束进程 (15)3.3.4 删除文件 (16)3.3.5 保存进程信息到文件 (16)3.4 系统性能页面设计 (17)3.4.1 绘制CPU使用率图 (17)3.4.2 绘制内存使用率图 (17)3.4.3 其他性能显示 (17)3.4.4 系统信息显示 (17)4 测试结果 (18)结论 (19)参考文献 (19)致谢 (20)声明 (21)1引言1.1课题背景随着计算机的广泛应用，很多的软件被安装在计算机上，使计算机运行的程序进程越来越多；很多的程序在运行时常出现异常（如不能正常结束、占用大量资源、发现异常的进程等）。
操作系统设计与实现第三版下册教学设计
操作系统设计与实现第三版下册教学设计一、教学目标本教学设计旨在通过操作系统设计与实现第三版下册的学习，使学生掌握操作系统的基本概念、原理、系统结构和设计方法等方面的知识，在此基础上能够深入分析、设计和实现操作系统。
二、教学内容1. 操作系统设计的概述•操作系统概述•操作系统的功能和特征•操作系统的演化历程2. 操作系统内核设计•操作系统内核的组成•操作系统内核的启动和初始化•操作系统内核的异步事件处理3. 进程管理•进程描述•进程控制块•进程状态转换•进程调度•进程同步和通信4. 内存管理•内存管理基础•虚拟内存实现•内存分配和回收算法5. 文件系统•文件系统的基本概念•文件的组织和管理•文件系统的实现6. 设备管理•设备管理概述•设备分配和调度•中断机制•设备驱动程序设计三、教学方法本课程采用“案例教学”、“讨论课”和“实验课”相结合的教学方法。
在上课时讲解操作系统的基本理论和概念，通过分析历史、现状和未来发展趋势等案例引导学生深入了解和掌握操作系统的设计思想和方法。
在讨论课上组织学生讨论相关问题并进行课堂展示。
在实验课上模拟实际的操作系统设计和开发过程，让学生通过实践加深对理论知识的理解和掌握操作系统的设计和实现方法。
四、教学评估本课程采用“期末考试”、“课堂表现”和“实验成绩”相结合的评估体系。
学生根据期末考试成绩、课堂表现和实验成绩得出最终绩点，以评估对学生学习效果的影响。
五、教材推荐•《操作系统设计与实现》第三版（下册），作者：Andrew S.Tanenbaum、Herbert Bos，机械工业出版社六、总结操作系统设计与实现是计算机专业中非常重要的一门基础课程，本教学设计旨在通过教师和学生的共同努力，使学生在学习操作系统设计与实现第三版下册中掌握系统性的操作系统设计方法、能力和技能，进而成为具有创新能力的优秀计算机科学与技术专业人才。
现代OS中的进程调度仿真设计与实现
刻 生 成 一 定范 围 内的 随机 数 ， 由相 应 计 时器 、 数器 保 存 ， 每 个 并 计 在
定时器 周 期 内进行 更新 ．进 程 动态 性 的可 视化 描 述 是采用 以定 时器 消息 为驱 动机 制 的 循环 过程 ． 该过 程 以动 画方 式展 示 了进程 、 Ｐ Ｃ Ｕ、
中 图 分类 号 ： Ｔ ９ Ｐ３ １ 文 献标 识 码 ： Ａ
进程 调 度 是进 程 管理 过 程 的主 要 组 成部 分 ， 是必 然要 发 生 的事 件 ． 在现 代 操作 系统 中 ， 程 的并 发机 进 制在 绝大 多数 时候 ， 产 生不 断变 化 的进程 就 绪 队列 和 阻塞 队列 ． 处于 执行 态 的进 程 无论 是 正常 或非 正 常 会 终止 、 转换 为 阻塞状 态 ， 或 都会 引 发从就 绪 队列 中 ， 由进 程 调度 选择 一 个进 程 进 占 Ｃ Ｕ．进 程调 度 的核 心 是 Ｐ 进程 调度 算法 ．从 系统 角度 考虑 ， 度算 法 设计 必须 考虑 以下 ４个 原则 ： 调 （） １ 均衡 利用 有 限资源 的原则 ， Ｃ Ｕ、 Ｏ设备 与主 存利 用 的均 衡性 ； （） 即 Ｐ Ｉ ／ ２ 满足 紧 急事 件 进程 优 先调 度 的原则 ； ３ 统 筹 兼顾 的合理 选 择 原 则 ， （） 例如 ， 一些 运 行 时 间很 短 ， 资源 要 求 不高 ， 生 阻塞 状 态 可 能性很 对 发 小 的进 程应 得 到优 先执 行 ：（） ４ 尽量 减 少进 程 调 度过 程 中的 Ｃ Ｕ损 耗 原则 ．进 程 就 绪 队列 是 一维 的 ， 用 Ｐ 采 优 先 级调 度算 法 时 ， 只能 通 过 比较算 法 进行 确 认 ， 比较 过程 实 现 是 以牺牲 Ｃ Ｕ 资源 为代 价 的 ．具 体 调度 算 Ｐ
操作系统课程设计(完整规范版)
操作系统课程设计（完整规范版）一、设计目的操作系统课程设计旨在让学生深入了解操作系统的基本原理，掌握操作系统设计与实现的基本方法，培养学生在操作系统领域的实际动手能力和创新思维。
通过本次课程设计，学生应能够：1. 理解操作系统的功能、结构和关键技术；2. 学会分析实际操作系统的性能和特点；3. 设计并实现一个简单的操作系统模块或功能；4. 提高团队协作和沟通能力。
二、设计要求1. 设计内容：根据课程所学，选择一个具有实际意义的操作系统模块进行设计与实现。
模块可包括：进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等。
2. 设计规范：遵循软件工程的基本原则，确保代码的可读性、可维护性和可扩展性。
3. 团队协作：本次课程设计以小组为单位进行，每组35人。
小组成员需明确分工，共同完成设计任务。
（2）：包括所有设计文件、代码及相关文档；（3）演示PPT：汇报课程设计成果，阐述设计思路、实现过程及创新点。
三、设计流程1. 需求分析：分析所选操作系统模块的功能需求，明确设计目标。
2. 系统设计：根据需求分析，设计系统架构，划分模块，确定各模块的功能和接口。
3. 编码实现：按照系统设计，编写代码，实现各模块功能。
4. 测试与调试：对实现的系统模块进行功能测试、性能测试和兼容性测试，确保系统稳定可靠。
5. 优化与改进：根据测试结果，对系统进行优化和改进。
7. 演示与答辩：制作演示PPT，汇报课程设计成果，回答评委提问。
四、评分标准1. 设计报告（30%）：内容完整、结构清晰、表述准确、格式规范。
2. 代码质量（40%）：代码可读性、可维护性、可扩展性、创新性。
3. 演示与答辩（20%）：PPT制作、汇报效果、回答问题。
4. 团队协作（10%）：分工明确、协作高效、沟通交流。
五、预期成果1. 理论与实践相结合：将课堂上所学的操作系统理论知识运用到实际设计中，加深对操作系统的理解。
2. 技能提升：提高编程能力，掌握操作系统核心模块的设计与实现技巧。
计算机机房进程监控的设计与实现
计算机机房进程监控的设计与实现摘要：计算机机房教学中加强学生上机行为的监控是提高教学效果的重要手段。
介绍了学校机房进程监控所使用的一些关键技术、原理与实现的系统功能。
关键词：HOOK；Socket；进程监控0 引言随着信息技术的不断发展，计算机的应用领域已经渗透到工作生活的各个方面。
掌握一定的计算机知识和技能已经是对大学生的基本要求。
高校很多专业已经开设了第二甚至第三门计算机课程。
对计算机上机实训的需求也不断增加，高校公共计算机机房是计算机教学的重要场所，也是理论和实践相结合的教学平台，在学校教学过程中发挥着重要作用。
由于计算机机房的特殊性，总有一部分学生在上机时做与上课无关的事情，如玩游戏、浏览网页、听音乐、QQ聊天等。
这些行为严重影响了上机和上课的效果，如何有效控制学生的上机行为是一个重要课题。
本文实现了学生机进程监控功能，可以通过在教师端添加禁止运行的程序列表，应用后，所有被应用的学生端都无法运行禁止程序列表中的程序。
1 关键技术1.1 Socket技术要实现教师端与学生端的通信，必须使用Socket编程，Sockets （套接口）是一种网络编程接口，最早被称为伯克利套接口（BerkeleySockets）。
后被移植到其他系统，其Windows平台的版本称为Winsock。
套接口是网络通信端点的一种抽象概念，它为用户提供了一种发送和接收数据的机制。
利用Winsock提供的函数可以建立基于TCP或UDP通信，TCP是可靠的面向连接的通信，UDP是不可靠无连接的通信。
本系统中采用基于TCP的通信模式。
1.2 HOOK API技术要使学生端的监控功能顺利实现，学生端自身必须有一定的自我保护功能，也就是学生端进程不能被人为结束掉。
使用HOOK API 技术可以有效地解决这一问题。
我们知道在Windows操作系统中消息机制贯穿始终，钩子（HOOK）则可以用来监控系统中的消息，应用程序可以通过设置HOOK函数来监视指定窗口的某种消息，其所监视的窗口可以是其他进程所创建的。
数据结构与操作系统了解操作系统中数据结构的设计与实现
数据结构与操作系统了解操作系统中数据结构的设计与实现操作系统是计算机系统中的一种重要软件，它负责管理和控制计算机硬件资源，提供用户和应用程序与硬件之间的接口。
在操作系统中，数据结构被广泛应用于实现各种功能和算法，如进程管理、文件系统、内存管理等。
本文将探讨操作系统中数据结构的设计与实现，并介绍一些常见的数据结构在操作系统中的应用。
一、进程管理中的数据结构设计与实现在操作系统中，进程是指正在运行或等待运行的程序的执行实例。
为了管理进程的创建、调度、终止等操作，操作系统需要使用各种数据结构来存储和维护进程相关的信息。
以下是一些常见的用于进程管理的数据结构：1. 进程控制块（Process Control Block，PCB）PCB是操作系统中最重要的数据结构之一，它用于存储进程的所有信息，包括进程的标识符、程序计数器、寄存器状态、内存地址空间等。
PCB的设计要充分考虑进程的状态转换、资源分配和调度等需求，以确保操作系统能正确管理和控制进程。
2. 进程队列进程队列是一种用于存储不同状态进程的数据结构，例如就绪队列、等待队列等。
通过采用适当的数据结构如队列、链表等，操作系统可以高效地管理和调度不同状态的进程，实现进程的合理调度和资源分配。
3. 进程调度算法中的数据结构进程调度算法决定了进程如何被选取执行的顺序。
在实现各种进程调度算法时，常使用的数据结构包括优先队列、堆等用于存储和管理进程的优先级和执行时间等信息。
二、文件系统中的数据结构设计与实现文件系统是操作系统中用于管理和组织文件的一种机制。
为了高效地存储和操作文件，操作系统需要使用适当的数据结构。
以下是一些常见的用于文件系统的数据结构：1. 文件控制块（File Control Block，FCB）FCB存储了文件的各种属性和元数据信息，如文件名、大小、存储位置等。
通过合理设计FCB的数据结构，操作系统可以高效地管理和操作文件。
2. 目录结构目录结构用于组织和管理文件，包括文件的层次结构和相互关系。
实验二-实验报告(进程管理)
实验二模拟实现进程管理组长：李和林软件1402一、实验目的1.理解进程的概念，明确进程和程序的区别。
2.理解并发执行的实质。
3.掌握进程的创建，睡眠，撤销等进程控制方法。
二、实验内容用C语言，JAVA语言，C++语言编写程序，模拟实现创建新的进程；查看运行进程，换出某个进程；杀死运行进程。
三、实验准备1.进程的定义进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统资源分配和调度的一个独立单位。
一个程序在不同的数据集合上运行，乃至一个程序在同样数据集合上的多次运行都是不同的进程。
2.进程的状态通常情况下，一个进程必须具有就绪，执行和阻塞三种基本情况。
1)就绪状态当进程已分配到除处理器外的所有必要资源后，只要再获得处理器就可以立即执行，这时进程的状态就为就绪状态。
在一个系统里，可以有多个进程同时处于就绪状态，通常把这些就绪进程排成一个或多个队列，称为就绪队列。
2)执行状态处于就绪状态的进程一旦获得处理器，就可以运行，进程状态也就处于执行状态，在单处理器系统中，只能有一个进程处于执行状态，在多处理器系统中，则可能有多个进程处于执行状态3)阻塞状态正在执行的进程因为发生某些事件而暂停运行，这种受阻暂停的状态称为阻塞状态，也可称为等待状态。
通常将处于阻塞状态的进程拍成一个队列，称为阻塞队列，在有些系统中，也会按阻塞原因的不同将阻塞状态的进程排成多个队列。
3.进程状态之间的转换4.进程控制块1）进程控制块的作用进程控制块是进程实体的重要组成部分，主要包含下述四个方面的信息：a)进程标示信息b)说明信息c)现场信息d)管理信息5.进程控制块的组织方式1）链接方式2）索引方式6.进程控制原语1）创建原语2）撤销原语3）阻塞原语4）唤醒原语7.程序代码#include<stdio.h>#include<iostream>using namespace std;void clrscr();void create();void run( );void exchange( );//唤出void kill( );void wakeUp( );//唤醒struct process_type{int pid;int priority;//优先次序int size;int state;//状态char info[10];};struct process_type internalMemory[20];int amount=0,hangUp=0,pid,flag=0;//数目，挂起void main( ){int n;int a;n=1;clrscr( );while(n==1){cout<<"\n********************************************";cout<<"\n* 进程演示系统 *";cout<<"\n********************************************";cout<<"\n 1.创建新的进程 2.查看运行进程 ";cout<<"\n 3.换出某个进程 4.杀死运行进程 ";cout<<"\n 5.唤醒某个进程¨ 6.退出系统 ";cout<<"\n*********************************************"<<endl;cout<<"请选择 ";cin>>a;switch(a){case 1:create( );break;case 2:run( );break;case 3:exchange();//换出break;case 4:kill();break;case 5:wakeUp();break;case 6:exit(0);default:n=0;}}}void create(){ //创建进程int i=0;if (amount>=20){cout<<" 内存已满，请先结束或换出进程";}else{for (i=0;i<20;i++){if (internalMemory[i].state==0){break;}}cout<<"请输入新进程的pid: "<<endl;cin>>internalMemory[ i ].pid;cout<<"请输入新进程的优先级: "<<endl;cin>>internalMemory[amount].priority;cout<<"请输入新进程的大小: "<<endl;cin>>internalMemory[amount].size;cout<<"请输入新进程的内容: "<<endl;cin>>internalMemory[amount].info;internalMemory[i].state=1;amount++;}}void clrscr()//清除内存空间{for (int i=0;i<19;i++){internalMemory[i].pid=0;internalMemory[i].priority=0;internalMemory[i].size=0;internalMemory[i].state=0;}amount=0;}void run(){for (int i=0;i<20;i++){if (internalMemory[i].state==1){cout<<"当前内存中的进程：\n"<<endl;cout<<"当前运行的进程: ";cout<<internalMemory[i].pid<<endl;cout<<"当前运行进程的优先级: ";cout<<internalMemory[i].priority<<endl;cout<<"当前运行进程占用的空间大小: ";cout<<internalMemory[i].size;}}}void exchange( ){//唤出优先级最小的进程if (!amount){cout<<"当前没有运行进程\n";return;}cout<<"\n输入换出进程的ID值: ";cin>>pid;for (int i=0;i<20;i++){if (pid==internalMemory[i].pid){if (internalMemory[i].state==1){internalMemory[i].state=2;hangUp++;cout<<"\n已经成功换出进程\n";}else if (internalMemory[i].state==0){cout<<"\n要换出的进程不存在";}else{cout<<"\n要换出的进程已被挂起\n";}flag=1;break;}}if (flag==0){cout<<"\n要换出的进程不存在";}}void kill( ){if (!amount){cout<<"当前没有运行进程\n";return;}cout<<"请输入要杀死的进程: ";cin>>pid;for (int i=0;i<20;i++){if (pid==internalMemory[i].pid){if (internalMemory[i].state==1){internalMemory[i].state=0;amount--;cout<<"此进程被杀死"<<pid;}else if (internalMemory[i].state==0){cout<<"\n要杀死的进程不存在\n";}else{cout<<"\n要杀死的进程已被挂起\n";}flag=1;break;}}if (!flag){cout<<"\n要杀死的进程不存在\n";}}void wakeUp(){if (!amount){cout<<"当前没有运行进程"<<endl;return;}if (!hangUp){cout<<"当前没有挂起进程";return;}cout<<"请输入pid: ";cin>>pid;for (int i=0;i<20;i++){if (pid==internalMemory[i].pid){flag=0;if (internalMemory[i].state==2){internalMemory[i].state=1;hangUp--;cout<<"已经成功唤醒进程\n";}else if (internalMemory[i].state==0){cout<<"\n要换醒的进程不存在\n";}else{cout<<"\n要唤醒的进程已被挂起\n";}break;}}if (flag){cout<<"\n要唤醒的进程已被挂起\n"<<endl;}}8.实现的结果。
操作系统实验(模拟进程管理)
操作系统实验————（1）模拟进程管理专业：信息管理与信息系统班级：信管082姓名：温静实验一进程管理1．目的和要求通过实验理解进程的概念，进程的组成（PCB结构），进程的并发执行和操作系统进行进程管理的相关原语（主要是进程的创建、执行、撤消）。
2．实验内容用C语言编程模拟进程管理，至少要有：创建新的进程；查看运行进程；换出某个进程；杀死运行进程以及进程之间通信等功能。
3．主体程序#include <conio.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>struct PCB_type{ int pid;int priority;int cputime;int state;int shumu=0,pid_l;struct PCB_type neicun[20];struct PCB_type hc[10];int max=0;int number=0;void create();void run();void huanchu();void kill();/* 创建新进程*/void create(){if(shumu>=20){printf("\n内存已满，请先结束或换出进程\n");}else{shumu++;printf("\n请输入新进程的程序名\n");scanf("%d",&neicun[shumu-1].pid);printf("\n请输入新进程的优先级\n");scanf("%d",&neicun[shumu-1].priority);printf("\n请输入新进程的运行时间\n");scanf("%d",&neicun[shumu-1].cputime);printf("\n创建进程时令其状态为就绪\n");neicun[shumu-1].state=2;}printf("\n创建进程成功!\n");}/* 查看当前运行进程*/void run(){int max=0;for(int i=0;i<shumu;i++){if((neicun[i].state==1)&&(neicun[i].priority>=neicun[max].priority)) max=i;}neicun[max].state=3;printf("当前运行进程程序名:\n%d",neicun[max].pid);printf("\n该进程的优先级:\n%d",neicun[max].priority);printf("\n该进程的运行时间:\n%d",neicun[max].cputime);printf("\n该进程的状态:\n%d",neicun[max].state);}/* 换出*/void huanchu(){int k;printf("请输入要换出程序的程序名:");scanf("%d",&k);for(int j=0;j<shumu;j++){if(neicun[j].state==1){hc[number].pid=neicun[j].pid;hc[number].state=neicun[j].state;hc[number].priority=neicun[j].priority;hc[number].cputime=neicun[j].cputime;number++;neicun[j].pid=0;neicun[j].state=0;neicun[j].priority=0;neicun[j].cputime=0;pid_1++;}else printf("进程%d无法换出的pid:%d\n",j.neicun[j].pid);if(number!=0)for(int i=0;i<number;i++){printf("当前运行进程程序名:\n%d",hc[i].pid);printf("\n该进程的优先级:\n%d",hc[i].priority);printf("\n该进程的运行时间:\n%d",hc[i].cputime);printf("\n该进程的状态:\n%d",hc[i].state);}}PCB_type temp=neicun[0];for(k=0;k<=shumu;k++){if(neicun[k].priority>temp.priority)tmpe=neicun[k];}neicun[k].state=1;}/* 杀死进程*/void kill(){neicun[max].pid=0;neicun[max].priority=0;neicun[max].cputime=0;neicun[max].state=0;if(max==(shumu-1))shumu--;else{for(int j=max+1;j<shumu;j++){neicun[j-1].pid=neicun[j].pid;neicun[j-1].priority=neicun[j].priority;neicun[j-1].cputime=neicun[j].cputime;neicun[j-1].state=neicun[j].state;}shumu--;}max=0;run();}/* int k=0;printf("请输入要杀死程序的进程名:");scanf("%d",&k);if(neicun[k].state=1)neicun[k].state=2;neicun[k].cputime=0;neicun[k].pid=0;neicun[k].priority=0;neicun[k].state=0;if(k==(shumu-1))shumu--;else{for(int j=k+1;j<shumu;j++){neicun[j-1].pid=neicun[j].pid;neicun[j-1].priority=neicun[j].priority;neicun[j-1].cputime=neicun[j].cputime;neicun[j-1].state=neicun[j].state;}shumu--;}printf("进程%d已被杀死!,k");}*/int main(){int n,a;n=1;while(n==1){system("cls");printf("\n**********************************************");printf("\n* 进程演示系统*");printf("\n**********************************************");printf("\n 1.创建新的进程 2.查看运行进程");printf("\n 3.换出某个进程 4.杀死运行进程");printf("\n 5.退出系统");printf("\n**********************************************");printf("\n请选择(1～5):");scanf("%d",&a);switch(a){ case 1:create( );printf("\npress anykey to go on~");getch();break;case 2 :run();printf("\npress anykey to go on~");getch();break;case 3 :huanchu();printf("\npress anykey to go on~");getch();break;case 4 :kill();printf("\npress anykey to go on~");getch();break;case 5 :exit(0);default:n=0;break;}}}5．感想与心得体会做了两周的实验，问了很多同学，可程序还是有很多问题。
《计算机操作系统》课程设计
计算机操作系统课程设计1. 引言计算机操作系统是计算机科学与技术专业中一门重要的课程，它介绍了操作系统的基本概念、原理和设计方法，培养学生对计算机操作系统的理解和应用能力。
本文将介绍《计算机操作系统》课程设计的目标、内容和方法，并提供一些实用的学习资源和建议。
2. 课程设计目标《计算机操作系统》课程设计的主要目标是通过实践，帮助学生加深对操作系统概念和原理的理解，培养学生编写和调试操作系统的能力，提高解决实际问题的能力。
具体目标如下：- 理解操作系统的基本概念和原理； - 掌握操作系统的设计与实现方法； - 学会使用工具和技术进行操作系统的调试和测试；- 培养团队合作和解决问题的能力。
3. 课程设计内容《计算机操作系统》课程设计的内容包括以下几个方面：1. 进程管理：学生需要设计和实现一个简单的进程管理系统，包括进程的创建、调度和终止等功能，并实现进程间的通信和同步。
2. 文件系统：学生需要设计和实现一个简单的文件系统，包括文件的存储和管理、文件的读写等功能，并实现文件的保护和共享。
3. 内存管理：学生需要设计和实现一个简单的内存管理系统，包括内存的分配和释放、页面置换等功能，并实现进程的虚拟内存。
4. 设备管理：学生需要设计和实现一个简单的设备管理系统，包括设备的分配和释放、设备的控制和调度等功能，并实现设备的并发和互斥。
4. 课程设计方法《计算机操作系统》课程设计采用项目驱动的方法，学生将组成小组，每个小组负责完成一个操作系统的设计和实现。
具体方法如下： 1. 项目选择：学生可以自由选择他们感兴趣的项目，也可以从老师提供的项目中选择。
2. 项目计划：学生需要制定项目计划，包括项目的目标、任务和时间安排等。
3. 项目开发：学生按照项目计划开展项目开发工作，包括需求分析、系统设计、编码和测试等环节。
4. 项目评审：学生需要定期进行项目评审，包括项目进展、问题解决和改进措施等。
5. 项目展示：学生需要最后展示他们的项目成果，包括设计文档、源代码和演示等。
操作系统内核的设计与实现
操作系统内核的设计与实现操作系统是计算机系统的核心组件之一，它负责管理计算机的硬件和软件资源，为用户和应用程序提供服务。
操作系统内核是操作系统的最底层部分，负责直接操作硬件设备、管理计算机的资源以及运行用户程序等功能。
本文将详细介绍操作系统内核的设计与实现。
一、操作系统内核的设计1. 内核的架构操作系统内核的架构通常采用宏内核或微内核的设计。
宏内核将操作系统的各个组件集成在一个单一的内核中，具有高性能和高效率的特点；微内核将操作系统的核心功能模块化，通过进程间通信进行各个模块的交互，具有良好的可扩展性和可维护性。
2. 内核的功能操作系统内核的功能包括处理器管理、内存管理、设备管理、文件系统管理、进程管理等。
处理器管理负责处理器的分配和调度，以及处理中断和异常；内存管理负责虚拟内存的管理，包括内存的分配和释放、内存的映射和保护等；设备管理负责设备的驱动和控制，包括设备的初始化、读写操作等；文件系统管理负责文件的存储和管理，包括文件的创建和删除、文件的读写等；进程管理负责进程的创建和销毁，以及进程的调度和通信等。
3. 内核的接口操作系统内核通过系统调用和中断处理程序提供对外的接口。
系统调用是用户程序与内核之间的接口，用户程序可以通过系统调用向内核请求服务；中断处理程序是处理中断和异常的接口，当发生中断或异常时，处理器会调用相应的中断处理程序进行处理。
二、操作系统内核的实现1. 内核的编程语言操作系统内核的实现可以使用汇编语言或高级语言。
汇编语言可以直接操作硬件设备，但代码量大且难以维护；高级语言可以提高代码的可读性和可维护性，但对硬件设备的操作需要通过底层的接口进行封装。
2. 内核的启动操作系统内核的启动由引导程序完成，引导程序位于计算机系统的固定引导扇区上。
引导程序首先加载内核的镜像文件到内存，然后跳转到内核的入口地址开始执行。
3. 内核的初始化操作系统内核在启动后需要进行一系列的初始化工作，包括硬件设备的初始化、内存分配器的初始化、进程调度器的初始化等。
进程系统演示实验报告
一、实验目的1. 理解进程的概念及其在操作系统中的作用。
2. 掌握进程的创建、调度、同步和通信的基本原理。
3. 通过实验演示进程系统的运行过程，加深对进程管理的理解。
二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 开发工具：gcc三、实验内容1. 进程的创建2. 进程的调度3. 进程的同步4. 进程的通信四、实验步骤1. 进程的创建（1）编写一个主函数，作为父进程；（2）在父进程中，使用fork()系统调用创建子进程；（3）输出父进程和子进程的进程号、父进程号和子进程号。
2. 进程的调度（1）使用进程调度算法（如FIFO、时间片轮转）对进程进行调度；（2）设置进程的优先级，实现进程的动态调度；（3）输出进程的调度结果，包括进程名、进程号、优先级和调度时间。
3. 进程的同步（1）使用互斥锁（mutex）实现进程的互斥访问；（2）使用条件变量（condition variable）实现进程的同步；（3）输出进程同步的结果，包括互斥锁的使用情况和条件变量的等待/唤醒情况。
4. 进程的通信（1）使用管道（pipe）实现进程间的数据传递；（2）使用共享内存（shared memory）实现进程间的数据共享；（3）输出进程通信的结果，包括管道和共享内存的使用情况。
五、实验结果与分析1. 进程的创建实验结果：成功创建父进程和子进程，输出进程号、父进程号和子进程号。
分析：通过fork()系统调用，父进程创建子进程，子进程继承父进程的代码段和数据段。
2. 进程的调度实验结果：根据进程调度算法，输出进程的调度结果，包括进程名、进程号、优先级和调度时间。
分析：通过设置进程优先级和调度算法，实现进程的动态调度，提高系统资源利用率。
3. 进程的同步实验结果：成功实现互斥锁和条件变量的使用，输出进程同步的结果。
分析：通过互斥锁和条件变量，实现进程的同步访问和条件等待，保证数据的一致性和进程的同步。
4. 进程的通信实验结果：成功使用管道和共享内存实现进程间的数据传递和共享。
操作系统的设计与实现
操作系统的设计与实现一、概述操作系统是计算机系统中最重要的组成部分，其设计和实现对系统的性能、可靠性和功能都有着至关重要的影响。
操作系统的设计和实现需要考虑到多种因素，包括硬件特性、用户需求、安全性、可维护性和扩展性等。
二、操作系统的设计1.操作系统的组成操作系统主要由内核和外壳组成。
内核是操作系统的核心部分，负责管理计算机硬件资源和提供系统调用接口等功能，是系统的基础和核心。
外壳是用户与操作系统交互的接口，包括命令行和图形用户界面（GUI）等形式。
2.操作系统的架构操作系统的架构是其设计的基础，不同的操作系统架构有着不同的特点和优缺点。
常见的操作系统架构包括单体式架构、微内核式架构、混合式架构和云操作系统架构等。
3.操作系统的功能需求操作系统需要满足各种不同的使用需求，包括资源管理、进程管理、文件管理、网络通信、安全性、用户界面等。
不同的操作系统根据需求的不同，会有着不同的实现和优化方式。
三、操作系统的实现1.操作系统的开发语言操作系统的开发需要使用高级编程语言和汇编语言等技术，在不同的操作系统架构下使用的编程语言也会有所不同。
常见的操作系统开发语言包括C、C++、汇编语言等。
2.操作系统的开发步骤操作系统的开发过程通常包括需求分析、架构设计、编写代码、测试调试等多个阶段。
在开发过程中需要确保系统的可靠性、安全性、可维护性和扩展性等。
3.操作系统的实现技术为了提高操作系统的效率和性能，操作系统的实现需要使用多种技术和算法。
其中包括进程调度算法、内存管理算法、文件系统算法、网络通信协议等。
四、操作系统的优化和升级1.操作系统的优化操作系统的优化旨在提高系统的性能、可靠性和功能。
常见的操作系统优化方法包括优化启动速度、优化内存管理、优化磁盘空间利用率、优化网络性能等。
2.操作系统的升级为了满足用户的新需求和技术的发展，操作系统需要不时进行升级和更新。
操作系统的升级一般包括补丁、安全补丁和新功能更新等。
进程管理演示系统的设计与实现
进程管理演示系统的设计与实现摘要:进程是资源分配和独立运行的基本单位,是操作系统的核心概念。
“操作系统”教学中,进程的概念以及进程管理的实现原理抽象难懂,初学者难以掌握。
本文阐述如何以图形化方式设计和实现进程管理的演示系统,以辅助课堂教学。
该系统的演示内容包括:进程的概念、进程创建、进程组织、进程关系管理、进程阻塞、进程唤醒、进程撤销、进程调度、进程同步。
关键词:进程管理;演示系统;操作系统1前言进程管理是操作系统原理最主要的教学内容之一,而进程及进程的控制原理是学生学习的重点和难点。
如何使学生能够在较短的时间内,深入了解进程的概念及进程控制的原理,如何把进程的概念与程序运行的软硬件环境的变化联系起来?如何把进程管理的功能与数据结构和算法的实现结合起来?使学生从根本上掌握进程的概念,理解操作系统中进程管理功能的实现原理和实现技术,把抽象的理论与具体的实现技术结合起来?是“操作系统”课程教学面临的重要问题。
进程管理演示系统主要用于辅助课堂教学,试图将抽象的理论与系统设计、实现的具体技术相结合,通过动态的、图形化的界面表现进程概念的本质、进程管理的过程、进程管理功能与数据结构和算法实现的关系。
把抽象的概念和原理实例化。
帮助学生直观地、深入地理解进程的概念和进程管理功能存在的必要性以及相应的实现技术。
本系统主要实现进程概念、进程控制、进程调度、进程同步行为和实现原理的演示。
该系统的特点是用图形化的方式把操作系统原理与程序实现结合起来。
论文详细说明了该演示系统的设计方案与实现技术。
2系统设计2.1系统模块结构本系统包括进程概念、进程控制、进程调度、进程同步四个演示模块。
其中进程控制演示模块包括进程创建、进程终止、进程阻塞与唤醒三个演示子模块。
进程调度演示模块包括单级队列调度和多级队列调度演示两个子模块。
进程同步演示模块包括进程互斥和读者—写者问题演示两个子模块。
本系统用VC++6.0开发,采用单文档结构,所有演示过程都在视图中通过VC 控件交互实现。
操作系统设计与实现 第三版
操作系统设计与实现第三版操作系统是计算机系统中最基础的软件之一，它负责管理计算机的各种资源，提供用户与计算机硬件之间的接口，使得应用程序能够运行并且协调各种任务。
随着计算机技术的不断发展，操作系统的设计与实现也变得越来越重要。
本文将围绕着操作系统的设计与实现展开，介绍第三版所包含的内容以及相关的一些重要知识点。
第三版的《操作系统设计与实现》是一本经典的教材，全面介绍了操作系统的设计与实现原理。
该书分为四个部分，分别是操作系统的概述、进程管理、内存管理和文件系统。
每个部分都涵盖了相关的理论知识和实际案例，使得读者能够全面了解操作系统的设计与实现过程。
在操作系统的概述部分，读者将了解到操作系统的基本概念和功能，包括进程管理、内存管理、文件系统以及输入输出管理等。
同时，还会介绍操作系统的发展历程以及不同类型的操作系统。
在进程管理部分，读者将学习到进程的概念和特征，以及进程调度、同步与互斥、死锁等相关内容。
这些知识对于实现一个高效稳定的操作系统至关重要。
内存管理部分将介绍操作系统在内存分配和管理方面的原理和技术。
读者将了解到虚拟内存的概念和实现原理，以及内存分页、内存分段和页面置换算法等。
文件系统是操作系统中的一个重要模块，它负责管理存储设备上的文件和目录。
在文件系统部分，读者将学习到文件的组织和访问方法，以及文件系统的实现原理和技术。
除了以上几个主要部分外，第三版还包含了一些其他的内容，如设备管理、网络操作系统、分布式操作系统等。
这些内容对于读者进一步了解操作系统的设计与实现具有重要意义。
在实际的操作系统设计与实现过程中，除了理论知识外，还需要具备一些实践能力。
这包括对编程语言的熟练掌握、对硬件的了解以及对操作系统设计原则的理解。
同时，还需要具备良好的团队合作能力，因为操作系统的设计与实现往往需要多人合作完成。
操作系统设计与实现是一门重要的计算机科学课程，它对于计算机科学专业的学生来说具有重要意义。
通过学习操作系统的设计与实现，读者可以深入理解计算机系统的工作原理，提高编程能力，并为以后的工作奠定坚实的基础。
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进程管理演示系统的设计与实现摘要:进程是资源分配和独立运行的基本单位,是操作系统的核心概念。
“操作系统”教学中,进程的概念以及进程管理的实现原理抽象难懂,初学者难以掌握。
本文阐述如何以图形化方式设计和实现进程管理的演示系统,以辅助课堂教学。
该系统的演示内容包括:进程的概念、进程创建、进程组织、进程关系管理、进程阻塞、进程唤醒、进程撤销、进程调度、进程同步。
关键词:进程管理;演示系统;操作系统1前言进程管理是操作系统原理最主要的教学内容之一,而进程及进程的控制原理是学生学习的重点和难点。
如何使学生能够在较短的时间内,深入了解进程的概念及进程控制的原理,如何把进程的概念与程序运行的软硬件环境的变化联系起来?如何把进程管理的功能与数据结构和算法的实现结合起来?使学生从根本上掌握进程的概念,理解操作系统中进程管理功能的实现原理和实现技术,把抽象的理论与具体的实现技术结合起来?是“操作系统”课程教学面临的重要问题。
进程管理演示系统主要用于辅助课堂教学,试图将抽象的理论与系统设计、实现的具体技术相结合,通过动态的、图形化的界面表现进程概念的本质、进程管理的过程、进程管理功能与数据结构和算法实现的关系。
把抽象的概念和原理实例化。
帮助学生直观地、深入地理解进程的概念和进程管理功能存在的必要性以及相应的实现技术。
本系统主要实现进程概念、进程控制、进程调度、进程同步行为和实现原理的演示。
该系统的特点是用图形化的方式把操作系统原理与程序实现结合起来。
论文详细说明了该演示系统的设计方案与实现技术。
2系统设计2.1系统模块结构本系统包括进程概念、进程控制、进程调度、进程同步四个演示模块。
其中进程控制演示模块包括进程创建、进程终止、进程阻塞与唤醒三个演示子模块。
进程调度演示模块包括单级队列调度和多级队列调度演示两个子模块。
进程同步演示模块包括进程互斥和读者—写者问题演示两个子模块。
本系统用VC++6.0开发,采用单文档结构,所有演示过程都在视图中通过VC 控件交互实现。
系统使用了延时机制,每当执行一个过程使界面发生变化或执行了关键步骤后,执行一个延时函数,从而给用户足够的时间观察界面的变化。
2.2进程组织(1) 链表组织本系统实现多个进程链表,包括总进程链表、多个优先权不同的就绪进程链表和三个对应不同阻塞事情的阻塞进程链表。
(2) 进程树系统按照进程的亲属关系,建立进程树,实现了进程树的管理和图形显示。
(3) 进程标识符PID的管理每一个进程都有唯一的内部标识符PID,本系统通过循环使用来达到有限PID资源的合理利用。
当进程创建时分配可用的PID,当进程终止时,释放占用的PID。
2.3进程执行过程的模拟本系统通过定时器和执行时间来模拟进程的执行过程。
创建进程时,给进程一个随机的执行时间。
执行时间长短根据系统参数配置进行灵活控制。
进程同步中对临界资源的访问过程也通过访问时间来模拟,根据进程的执行时间,进程访问临界资源的时间总是定义为一个比总执行时间小的值。
给定进程的执行时间后,通过定时器控制进程的执行。
进程执行一条指令用一个定时周期来模拟,在定时处理函数中对进程控制块的相关数据进行修改并同步在界面上更新显示,从而模拟出进程的执行过程。
当定时周期数等于给定的进程执行时间时(本系统在进程控制块中添加了已执行时间来记录执行进度,该值就等于定时周期数),进程正常结束。
2.4进程概念演示模块本模块通过显示当前进程的PCB信息、CPU寄存器的变化来演示进程概念。
模拟了进程实体、进程控制块、动态特征、短暂存在性、进程切换、并发执行、独立性等特点。
系统界面上显示的进程信息都直接或间接地从进程控制块中获取。
2.5进程控制演示模块(1) 进程创建演示模块本模块实现进程创建过程的演示。
用户可以输入新进程的外部标识符即进程名称,若用户没有输入,则系统自动为进程命名,每一个进程的创建都是有引发事件的,用户可以在界面上选择一个引发进程创建的事件。
当用户点击“创建进程”按钮时就开始执行创建进程过程并同步显示进程创建的每一个执行步骤。
(2) 进程终止演示模块本模块实现并演示各种不同情况下进程终止的过程。
用户可以通过输入PID 来终止某个进程,也可以通过选择界面上进程列表中的某个进程来终止被选中的进程。
执行态进程被终止后要转进程调度程序。
(3) 进程阻塞与唤醒演示模块本模块实现并演示进程阻塞与唤醒的过程。
进程执行过程中用户可以选择阻塞事件并阻塞当前进程。
当有阻塞态进程时,用户可以选择相关事件唤醒阻塞列表中的进程。
本模块设置了三个阻塞事件:打印机服务、I/O设备操作和无新数据输入。
2.6进程调度演示模块本模块实现了单级队列调度和多级队列调度的演示。
分别实现了抢占、非抢占、优先级、时间片等调度策略的模拟。
多级队列调度的演示,模拟了Minix的三级队列(任务级、服务级和用户级)调度,定义了三个优先级不同的就绪队列。
2.7进程同步演示模块(1) 进程互斥演示模块本模块实现并演示了多个进程互斥访问同一个临界资源的控制过程。
通过该演示过程,使用户了解操作系统是如何实现进程对临界资源的互斥访问的。
本模块中,对临界资源的访问可以由用户控制,也可以系统自动控制。
即在进程执行过程中,用户可以发送访问临界资源的命令,让其执行访问临界资源的过程。
自动控制的设计是若某进程没有访问过临界资源,则令其在执行过程的最后时间段自动访问临界资源。
(2) 读者—写者问题演示模块本模块演示多个读进程与写进程同步访问共享数据区的管理过程。
创建进程时,用户要指定新进程的类别(读者进程或写者进程)。
用户可以通过进程列表选择任何进程执行,执行过程中,用户可以随时让进程访问资源。
2.8系统参数配置本系统为了灵活控制演示过程并满足用户的需要,设置了一些配置参数,如定时周期、最小或最大延时时间、最小或最大执行时间、优先级、最大进程数等。
2.9系统界面设计演示界面设计如图1所示:3系统实现3.1进程控制块PCB(1)PCB结构体定义structPCB{//进程标识符信息UINTnPID; //进程的内部标识符CString szName; //进程的外部标识符PCB *pParent; //进程的父进程指针PCB *pFirstChild; //进程的子进程指针PCB *pNextSibling; //兄弟进程指针//处理机状态信息DWORD dwPC; //下一条指令地址DWORD dwPSW; //程序状态字DWORD dwCS; //段地址DWORD dwPageTableAddr; //最外层页表地址,32位//进程调度信息UINT iState; //进程的状态UINT iPriority; //进程的优先级UINT iPriorUpSteps; //优先级动态提升的级数}; 模拟内存空间aAddrSpace是一个具有三个元素的数组,用来模拟进程的逻辑内存空间,是RECT类型的。
本系统用三个矩形模拟进程三部分(正文段、用户数据段和系统数据段)在内存中的分布,在界面上显示出来,直观地表示出进程实体。
在进程创建演示中,由于要演示资源分配的过程,所以在进程创建时对该数组进程赋值(根据显示区域合理的产生随机值),而其它模块中,在需要显示进程实体的分布时才给该数组赋值。
3.2信号量在进程同步演示模块中,用到了记录型信号量。
(1) 信号量结构体定义structSEMAPHORE{int nValue; //资源数量CProcessLink * pBlockLink; //阻塞链表};(2) 结构体说明每一个信号量都有一个标识临界资源数量的值,即结构体中的nValue。
在本系统的进程同步模块中,用到的都是互斥信号量,所以nValue初值都是1。
当该值小于0时,nValue的绝对值表示阻塞链表中的等待进程数。
因等待临界资源而不能继续执行的进程阻塞相应信号量的阻塞链表中,该链表就是结构体中的pBlockLink,当进程释放临界资源访问权时,若判断得出还有等待该资源的进程,就从该链表中唤醒第一个进程。
模块类是本系统中实现进程管理系统演示的核心类。
由于本系统有多个模块,且各个模块具有一些共同特性,所以定义了一个基类CDlgPage,并定义了继承类CDlgPage的各个模块或子模块类,如图2所示。
每个模块都有一些重要的成员,说明如下: m_pCurRunPcb指向当前将要执行的进程或当前正在执行的进程。
 m_nCurTimerEvent记录定时器定时标志。
 m_pTasksLink指向总进程链表。
 m_pSysIdleTask是0号系统进程,m_pSysInitTask是1号系统进程,每个模块中都有这两个模拟的系统进程,这两个进程在第一次演示当前模块时创建,一直存在。
 m_nProNum是当前模块中的进程数。
 m_pSysInitTask是1号系统进程。
 m_nProNum是当前模块中的进程数。
 virtual void InitPage()该函数的功能是在用户切换到当前模块时进行一些初始化操作,即控件创建、信息显示、等操作。
 virtual void ClearPage()该函数的功能是对当前演示模块进行相关清除操作,即删除界面控件、清除其它界面显示、清除模块对象与标志记录等操作。
用户在切换演示模块时先调用被切换模块对象的ClearPage()函数,再调用切换到的模块对象的InitPage()函数,从而实现演示模块的切换。
4总结本系统结合多种控件以及延时、同步刷新界面和突出显示变化效果等实现了图形化的进程管理模拟系统,达到了较好的演示效果。
进程管理中各个模块独立实现,能较好地辅助操作系统原理的课堂教学。
系统代码结构清晰,功能丰富,方案设计合理,扩展性强,有良好的交互性,有助于学生直观、具体地理解进程管理原理。
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