操作系统实验一 进程管理

实验一 进程管理

【实验目的】

1） 加深对进程概念及进程管理各部分内容的理解。

2） 熟悉进程管理中主要数据结构的设计和进程调度算法、进程控制机构、同步机构、通讯机构的实施。

【实验要求】

调试并运行一个允许n 个进程并发运行的进程管理模拟系统。了解该系统的进程控制、同步及通讯机构，每个进程如何用一个 PCB 表示、其内容的设置；各进程间的同步关系；系统在运行过程中显示各进程的状态和有关参数变化情况的意义。

【实验环境】

具备Windows或MS-DOS操作系统、带有Turbo C 集成环境的PC机。

【实验重点及难点】

重点：理解进程的概念，进程管理中主要数据结构的设计和进程调度算法、进程控制

机构、同步机构、通讯机构的实施。

难点：实验程序的问题描述、实现算法、数据结构。

【实验内容】

一．阅读实验程序

程序代码见【实验例程】。

二．编译实验例程

用Turbo C 编译实验例程。

三．运行程序并对照实验源程序阅读理解实验输出结果的意义。

【实验例程】

#include

#define TRUE 1

#define FALSE 0

#define MAXPRI 100

#define NIL -1

struct

{

int id;

char status;

int nextwr;

int priority;

}

pcb [3];

struct

{

int value;

int firstwr;

}

sem[2];

char savearea[3][4],addr;

int i,s1,s2,seed, exe=NIL;

init()

{

int j;

for (j=0;j<3;j++)

{

pcb[j].id=j;

pcb[j].status='r';

pcb[j].nextwr=NIL;

printf(\"\\n process%d priority?\

scanf(\"%d\

pcb[j].priority=i;

}

sem[0].value=1;

sem[0].firstwr=NIL;

sem[1].value=1;

sem[1].firstwr=NIL;

for(i=1;i<3;i++)

for(j=0;j<4;j++)

savearea[i] [j]='0';

}

float random()

{

int m;

if (seed<0) m=-seed;

else m=seed;

seed=(25173*seed+13849)%65536;

return(m/32767.0);

}

timeint(ad)

char ad;

{

float x;

x=random();

if((x<0.33)&&(exe==0))return(FALSE);

if((x<0.66)&&(exe==1))return(FALSE);

if((x<1.0)&&(exe==2))return(FALSE);

savearea[exe][0]=i;

savearea[exe][1]=ad;

pcb[exe].status='t';

printf(\"times silce interrupt'\\n process%d enter into ready.\\n\

exe=NIL;

return(TRUE);

}

scheduler()

{

int pd;

if ((pd=find())==NIL && exe==NIL)

return(NIL);

if (pd!=NIL)

{

if (exe==NIL)

{

pcb[pd].status='e';

exe=pd;

printf(\"process%d is executing.\\n\

}

else if(pcb[pd].priority{

pcb[exe].status='r';

printf(\"process%d enter into ready\\n\

pcb[pd].status='e';

exe=pd;

printf(\"process%d is executing\\n\

}

}

i=savearea[exe][0];

addr=savearea[exe][1];

return(exe);

}

find()

{

int j,pd=NIL,w=MAXPRI;

for (j=0;j<3;j++)

if(pcb[j].status=='r')

if(pcb[j].priority{

w=pcb[j].priority;pd=j;

}

if (pd==NIL)

for(j=0;j<3;j++)

if (pcb[j].status=='t')

if (pcb[j].priority{

w=pcb[j].priority;pd=j;

}

return(pd);

}

p(se,ad)

int se;

char ad;

{

if(--sem[se].value>=0) return(FALSE);

block(se);

savearea[exe][0]=i;

savearea[exe][1]=ad;

exe=NIL;

return(TRUE);

}

block(se)

int se;

{

int w;

printf(\"process%d is blocked\\n\

pcb[exe].status='w';

pcb[exe].nextwr=NIL;

if((w=sem[se].firstwr)==NIL)

sem[se].firstwr=exe;

else

{

while(pcb[w].nextwr!=NIL)

w=pcb[w].nextwr;

pcb[w].nextwr=exe;

}

}

v(se,ad)

int se;

char ad;

{

if(++sem[se].value>0) return(FALSE);

wakeup(se);

savearea[exe][1]=ad;

savearea[exe][0]=i;

return(TRUE);

}

wakeup(se)

int se;

{

int w;

w=sem[se].firstwr;

if(w!=NIL)

{

sem[se].firstwr=pcb[w].nextwr;

pcb[w].status='r';

printf(\"process%d is waken up\\n\

}

}

process1()

{

if(addr=='a') goto a1;

if(addr=='b') goto b1;

if(addr=='c') goto c1;

if(addr=='d') goto d1;

if(addr=='e') goto e1;

if(addr=='f') goto f1;

for(i=1;i<6;i++)

{

printf(\"process1 calls P on the semaphore 1\\n\");

if(p(0,'a')) break;

a1: printf(\"process1 is executing in the cretical section 1\\n\");

if(timeint('b')) break;

b1: printf(\"s1=%d\\n\

printf(\"process1 calls V on semaphore1 and quit cretical section 1.\\n\");

if(v(0,'c')) break;

c1:printf(\"process1 calls P on semaphore1 2.\\n\");

if (p(1,'d')) break;

d1:printf(\"process1 is execting creting cretical section 2.\\n\");

if (timeint('e')) break;

e1:printf(\"s2=%d\\n\

printf(\"process1 calls V on semaphore2 and quit cretical section2.\\n\");

if(v(1,'f')) break;

f1:printf(\"process1 cycle count=%d\\n\

}

if(i<6) return;

eexit(0);

}

process2()

{

if(addr=='a') goto a2;

if(addr=='b') goto b2;

if(addr=='c') goto c2;

if(addr=='d') goto d2;

if(addr=='e') goto e2;

if(addr=='f') goto f2;

for(i=1;i<6;i++)

{

printf(\"process2 calls P on semaphore2\\n\");

if(p(1,'a')) break;

a2: printf(\"process2 is executing in the cretical section2.\\n\");

if(timeint('b')) break;

b2: printf(\"s2=%d\\n\

printf(\"process2 calls V on semaphore2 and quit cretical section2.\\n\");

if(v(1,'c')) break;

c2:printf(\"process2 calls P on semaphore1.\\n\");

if (p(0,'d')) break;

d2:printf(\"process2 is execting creting cretical section1.\\n\");

if (timeint('e')) break;

e2:printf(\"s1=%d\\n\

printf(\"process2 calls V on semaphore1 and quit cretical section1.\\n\");

if(v(0,'f')) break;

f2:printf(\"process2 cycle count=%d\\n\

}

if(i<6) return;

eexit(1);

}

process3()

{

if(addr=='a') goto a3;

if(addr=='b') goto b3;

if(addr=='c') goto c3;

for(i=1;i<6;i++)

{

printf(\"process3 calls P on semaphore2.\\n\");

if(p(1,'a')) break;

a3: printf(\"process3 is executing on its cretical section.\\n\");

if(timeint('b')) break;

b3: printf(\"s2=%d\\n\

printf(\"process3 calls V on semaphore2 and quit cretical section.\\n\");

if(v(1,'c')) break;

c3:printf(\"process3 cycle count=%d\\n\

}

if(i<6) return;

eexit(2);

}

eexit(n)

int n;

{

pcb[n].status='c';

printf(\"process%d is completed !\\n\

exe=NIL;

}

main()

{

int k;

printf(\"********** process management ***********\\n\\n\");

init();

printf(\"s1=%d,s2=%d\\n\

printf(\"process1,process2,process3 are all in ready!\\n\");

for( ; ; )

if((k=scheduler())!=NIL)

switch(k)

{

case 0: process1();

break;

case 1: process2();

break;

case 2: process3();

break;

default: printf(\"process identifer error\\n\");

break;

}

else break;

printf(\"s1=%d,s2=%d\\n\

printf(\"\\n *************** END ****************\\n\");

}

【问题与讨论】

1、 系统为进程设置了几种状态？说明这些状态的含义。

2、 采用何种方式来模拟时间片？简要说明实现方法。

3、 在终端窗口下由于输出结果较多，一屏显示不完，如何较好地阅读程序输出？

4、 描述进程管理主控程序的算法（流程图或N-S图）。

5、 描述进程调度程序的算法（流程图或N-S图）。

6、 用一种你所熟悉的程序设计语言改写实验例程，并上机调试运行；其功能应不亚于原实验例程。

在实验报告中完成问题 1、2、3、4、5的讨论说明。第6个问题可以作为课外实验项目（大作业1）。