操作系统实验1Word文件下载.docx
- 文档编号:19512086
- 上传时间:2023-01-07
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:129.99KB
操作系统实验1Word文件下载.docx
《操作系统实验1Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《操作系统实验1Word文件下载.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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。
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:
Childprocess1iskilledbyparent!
Childprocess2iskilledbyparent!
父进程等待两个子进程终止后,输出如下的信息后终止:
Parentprocessiskilled!
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:
Child1issendingamessage!
Child2issendingamessage!
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
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thisiscchild.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);
Parentprocessiskilled!
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)
八、调试后的程序源代码
1.创建进程
#include<
stdio.h>
main()
{
intp1,p2;
while((p1=fork())==-1);
//fork为系统调用函数,作用是创建一个进程
if(p1==0)//fork返回0代表子进程在执行
putchar('
b'
);
//打印字母b代表子进程1执行
else//父进程返回子进程的ID
while((p2=fork())==-1);
//创建子进程2
if(p2==0)
c'
//打印字母c代表子进程2执行
else
a'
//打印字母a代表父进程执行
}
(1)未加锁:
#include<
main()
{
intp1,p2,i;
if(p1==0)
for(i=0;
i<
50;
i++)
printf("
child%d\n"
i);
else
{
while((p2=fork())==-1);
if(p2==0)
son%d\n"
for(i=0;
printf("
daughter%d\n"
(2)加锁:
#include<
unistd.h>
//系统调用lockf的头文件
main()
intp1,p2,i;
lockf(1,1,0);
//给该进程加锁,使得其他进程无法访问处理机的输出资源
child%d\n"
lockf(1,0,0);
//解锁
son%d\n"
daughter%d\n"
}
signal.h>
voidwaiting(),stop();
intwait_mark;
if(p1>
0)
{
if(p2>
parents\n"
wait_mark=1;
signal(SIGINT,stop);
waiting(0);
kill(p1,16);
kill(p2,17);
wait(0);
parentprocessiskilled!
\n"
exit(0);
Else
p2\n"
signal(17,stop);
signal(SIGINT,SIG_IGN);
waiting();
childprocess2iskilledbyparent!
p1\n"
signal(16,stop);
childprocess1iskilledbyparent!
voidwaiting()
while(wait_mark!
=0);
voidstop()
wait_mark=0;
intpid1,pid2;
intfd[3];
charOutPipe[100],InPipe[100];
pipe(fd);
while((pid1=fork())==-1);
if(pid1==0)
lockf(fd[1],1,0);
sprintf(OutPipe,"
Child1processissendingamessage!
"
OutPipe
write(fd[1],OutPipe,50);
sleep
(1);
lockf(fd[1],0,0);
else
while((pid2=fork())==-1);
if(pid2==0)
Child2processissendingamessage!
else
parent\n"
read(fd[0],InPipe,50);
%s\n"
InPipe);
}}}
九、实验体会
第一次接触Linux系统,使用起来非常不习惯,但是在了解了终端上的一些指令操作后,感觉还可以。
这个实验一共有四个小题,第一个与第二个都涉及到了进程的概念,以及进程具有并发性的这个特点。
通过前2个实验,我对与进程是并发执行的有了深刻的认识。
以前我就觉得它就跟C语言一样,一行一行的执行,不会出现什么跳跃,交错之类的。
简而易见,以前理解错了。
进程之间确实是并发执行的。
另外的2个实验一个是中断的处理,一个是管道的应用。
前者比较抽象,用编程实现的时候比较不好想。
后者还比较容易,我理解的就是管道就是一个中介,数据都放到管道中。
写进程将读进程需要的数据写到管道中,而读进程则借助于管道将写进程写入的数据读取出来。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 操作系统 实验