2020年新版操作系统实验报告实验一进程管理x

实验一 进程管理

一、目的

进程调度是处理机管理的核心内容。

　本实验要求编写和调试一个简单的进程调度程序。

　通过本实验 加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解进程调度算法的具体实施办法。

二、实验内容及要求

1 、设计进程控制块 PCB 的结构（ PCB 结构通常包括以下信息：进程名（进程 ID ）、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） 。为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的 轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。

2、 系统资源（ri…rw）,共有w类，每类数目为ri…g。随机产生n进程Pi（id,s（j,k）, t）,0<= i<=n ,0<= j <= m ,0<= k<= dt 为总运行时间，在运行过程中，会随机申请新的资源。

3、 每个进程可有三个状态（即就绪状态 W、运行状态 R、等待或阻塞状态 B）,并假设初始状态 为就绪状态。建立进程就绪队列。

4 、编制进程调度算法：时间片轮转调度算法

本程序用该算法对 n 个进程进行调度，进程每执行一次， CPU 时间片数加 i ，进程还需要的时间 片数减 i 。在调度算法中，采用固定时间片（即：每执行一次进程，该进程的执行时间片数为已执行了 1个单位），这时，CPU时间片数加1,进程还需要的时间片数减 1，并排列到就绪队列的尾上。

三、 实验环境

操作系统环境： Windows 系统。

编程语言： C# 。

四、 实验思路和设计

1 、程序流程图

}

}

2 、主要程序代码//PCB 结构体

2 、主要程序代码

//PCB 结构体

struct pcb

{

public int id;

public int ra;

public int rb;

public int rc;

public int ntime;

// 进程 ID

// 所需资源 A 的数量 // 所需资源 B 的数量 // 所需资源 C 的数量

// 所需的时间片个数

public int rtime; public char state; ////

public int rtime; public char state; //

进程状态，W （等待）、R （运行）、B （阻塞）

//public int next; }

ArrayList hready = new ArrayList();

ArrayList hblock = new ArrayList();

Random random = new Random();

//ArrayList p = new ArrayList();

int m, n, r, a,a1, b,b1, c,c1, h = 0, i = 1, time1Inteval;//m 为要模拟的进程个数， n 为初始化进

程个数

//r 为可随机产生的进程数( r=m-n )

〃a , b , c分别为A , B , C三类资源的总量

//i为进城计数，i=1…n

//h 为运行的时间片次数， time1Inteval 为时间片大小(毫 秒)

// 对进程进行初始化，建立就绪数组、阻塞数组。

public void input（）// 对进程进行初始化，建立就绪队列、阻塞队列 {

m = int.Parse(textBox4.Text); n = int.Parse(textBox5.Text); a = int.Parse(textBox6.Text);

b = int.Parse(textBox7.Text);

c = int.Parse(textBox8.Text);

a1 = a;

b1 = b;

c1 = c;

r = m - n;

time1Inteval = int.Parse(textBox9.Text); timer1.Interval = time1Inteval;

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

{

pcb jincheng = new pcb();

jincheng.id = i;

jincheng.ra = (random.Next(a) + 1); jincheng.rb = (random.Next(b) + 1);

jincheng.rc = (random.Next(c) + 1); jincheng.ntime = (random.Next(1, 5));

jincheng.rtime = 0;

listBox1.Items.Add("

listBox1.Items.Add("

listBox1.Items.Add("

listBox1.Items.Add("

listBox1.Items.Add("

产生进程 ID ： " + jincheng.id); 所需 A 资源数目： " + jincheng.ra); 所需 B 资源数目： " + jincheng.rb); 所需 C 资源数目： " + jincheng.rc); 所需时间片数： " + jincheng.ntime);

if ((a - jincheng.ra) >= 0 && (b - jincheng.rb) >= 0 && (c - jincheng.rc) >= 0) {

a = a - jincheng.ra;

b = b - jincheng.rb;

c = c - jincheng.rc; jincheng.state = 'W'; hready.Add(jincheng);// 加入就绪队列

}

else

{ jincheng.state = 'B'; hblock.Add(jincheng);// 加入阻塞队列

}

listBox1.Items.Add(" 当前进程状态： " + jincheng.state);

}

}

// 从数组起始地址开始输出该数组的内容

public void disp(ArrayList list) {

ArrayList list1 = new ArrayList(); list1 = list;

if (list1.Count > 0)

{

for (int j = 0; j < list1.Count; j++)

{

pcb p = (pcb)list1[j];

listBox1.Items.Add("" + p.id.ToString()

listBox1.Items.Add("

" + p.id.ToString() +

" + p.state.ToString() +

" + p.ra.ToString() + "

" + p.ra.ToString() + " p.ntime.ToString() + "

" + p.rb.ToString() + "

+ p.rtime.ToString() + "

" + p.rc.ToString()+" \r\n");

} } else

{listBox1.Items.Add("\r\n\t该队列中没有进程！

{

listBox1.Items.Add("\r\n\t

该队列中没有进程！ \r\n");

// 输出就绪数组和阻塞数组的信息

public void outputall()

listBox1.Items.Add("*********

当前就绪队列的信息！

进程状态 A 资源数

*********

B 资源数

");

C 资源数 所需时间片 已运行时间

listBox1.Items.Add("

进程 ID

片 ");

disp(hready);

listBox1.Items.Add("*********

当前就阻塞列的信息！

*********");

listBox1.Items.Add("

进程

ID

进程状态 A 资源数

B 资源数

C 资源 所需时间片 已运行时间片

{

listBox1.Items.Add("\r\n=======CPU

运行了： " + h.ToString() + " 次 =======\r\n");

");

disp(hblock);

}

// 运行就绪数组的头进程，运行一个时间片，轮转一个时间片，时间片轮转调度算法 public void running()

ArrayList hready1 = new ArrayList(); hready1 = hready;

pcb p1 = new pcb(); p1=(pcb)hready1[0];

p1.state='R';

p1.rtime= p1.rtime + 1;

h=h+1;

当前正在运行进程 ID

当前正在运行进程 ID 是:" +p1.id + "~~~~~~~~\r\n");

listBox1.Items.Add("\r\n 行时间片 \r\n");listBox1.Items.Add(p1.id

listBox1.Items.Add("\r\n 行时间片 \r\n");

listBox1.Items.Add(p1.id

p1.rb + " " + p1.rc +

进程ID进程状态 A资源数B资源数C资源数 所需时间片 已运

+ " " +p1.state+ "

" + p1.ntime + "

" + p1.ra +

" + p1.rtime);

if (p1.ntime==p1.rtime)

{

的进程已经完成！ \r\n");listBox1.Items.Add(p1.id.ToString()+" a = a +

的进程已经完成！ \r\n");

b = b + p1.rb; c = c + p1.rc; hready.RemoveAt(0);

}

else

{

p1.state='W';

hready1.Add(p1);

hready.RemoveAt(0);

}

}

// 检测当前资源数目是否满足阻塞数组里进程的需求

public void testblock()

{

ArrayList hblock1 = new ArrayList(); hblock1 = hblock;

for (int m = 0; m < hblock1.Count; m++)

{

pcb p1 = new pcb();

p1 = (pcb)hblock1[m];

if ((a - p1.ra >= 0) && (b - p1.rb >= 0) && (c - p1.rc >= 0))

{

p1.state='W';

hready.Add(p1);

a = a - p1.ra;

b = b - p1.rb;

c = c - p1.rc;

~~\r\n");listBox1.Items.Add("ID 号为： "+p1.id + " 的进程由阻塞队列转入就绪队列

~~\r\n");

hblock.RemoveAt(m);

m--;

}

}

}

// 检测是否有新的进程产生，随机产生新进程

public void testnew()

{

int t;

if (r>0)//r 为随机产生的进程数目

{

t = random.Next(9) + 1;

if (t <= 7)

{

listBox1.Items.Add("\r\n 有新的进程申请加入： ~~");

pcb jincheng = new pcb();

jincheng.id = i++;

jincheng.ra = (random.Next(a) + 1);

jincheng.rb = (random.Next(b) + 1);

jincheng.rc = (random.Next(c) + 1);

jincheng.ntime = (random.Next(1, 5));

jincheng.rtime = 0;

listBox1.Items.Add("listBox1.Items.Add("listBox1.Items.Add("listBox1.Items.Add("listBox1.Items.Add("产生进程 ID ： " + jincheng.id); 所需 A 资源数目： " + jincheng.ra); 所需 B 资源数目： " + jincheng.rb); 所需 C 资源数目： " +

listBox1.Items.Add("

listBox1.Items.Add("

listBox1.Items.Add("

listBox1.Items.Add("

listBox1.Items.Add("

if ((a - jincheng.ra) >= 0 && (b - jincheng.rb) >= 0 && (c - jincheng.rc) >= 0) {

a = a - jincheng.ra;

~~\r\n");~~\r\n");b = b - jincheng.rb; c = c - jincheng.rc; jincheng.state = 'W'; listBox1.Items.Add(" 进程状态为： " + jincheng.state); hready.Add(jincheng);// 加入就绪队列 listBox1.Items.Add(" 资源满足新进程请求，该进程进入就绪队列 } else

~~\r\n");

~~\r\n");

{

jincheng.state = 'B';

hblock.Add(jincheng);// 加入阻塞队列

listBox1.Items.Add(" 进程状态为： " + jincheng.state);

listBox1.Items.Add(" 资源不满足新进程请求，该进程进入阻塞队列 }

}

}

r = r - 1;

}

// 系统三类资源变化情况的显示

public void rescore()// 系统三类资源变化情况的显示

{

if (a > a1) { textBox1.Text = a1.ToString(); }

if (a < 0) { textBox1.Text = "0"; }

if (a >= 0 && a < a1) { textBox1.Text = a.ToString(); }

if (b > b1) { textBox2.Text = b1.ToString(); }

if (b < 0) { textBox2.Text = "0"; }

if (b >= 0 && b <= b1) { textBox2.Text = b.ToString(); }

if (c > c1) { textBox3.Text = c1.ToString(); }

if (c < 0) { textBox3.Text = "0"; }

if (c >= 0 && c <= c1) { textBox3.Text = c.ToString(); }

}

// 时间片轮转调度算法(先来先服务 FCFS 算法)

public void runFcfs()

{

if (hready.Count>0)

{

outputall(); running(); testblock(); testnew();

rescore();

} else

{ timer1.Enabled = false;

textBox1.Text = a1.ToString();

textBox2.Text = b1.ToString();

textBox3.Text = c1.ToString();

>>>>>>>~\r\n");listBox1.Items.Add("\r\n<<<<<<<< 所有进程都已经运行结束！ }

>>>>>>>~\r\n");

// 计时器触发时间片轮转调度算法

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)

{

runFcfs();

}

// 开始模拟按钮单击执行函数

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

runmain();

button1.Enabled = false;

textBox1.Enabled = false;

textBox2.Enabled = false;

textBox3.Enabled = false;

textBox4.Enabled = false;

textBox5.Enabled = false;

textBox6.Enabled = false;

textBox7.Enabled = false;

textBox8.Enabled = false;

textBox9.Enabled = false;

}

// 清除屏幕按钮单击执行函数

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

textBox1.Text = "";

textBox2.Text = "";

textBox3.Text = "";

textBox4.Text = "";

textBox5.Text = "";

textBox6.Text = "";

textBox7.Text = "";

textBox8.Text = "";

textBox9.Text = "";

listBox1.Items.Clear();

textBox4.Enabled = true;

textBox5.Enabled = true;

textBox6.Enabled = true;

textBox7.Enabled = true;

textBox8.Enabled = true;

textBox9.E nabled = true;

butt on 1.E nabled = true;

//运行的主函数 public void runmain()

{

in put();

imer1.E nabled = true

}

3、运行界面和运行结果

界面中，可以任意设定需要模拟的进程总数（如 5 ）,初始化进程个数（如 3 ）,还有A、B、C三

类资源的总数（如 10、10、10 ）。为了方便显示，还可以设定时间片的长度（如 500毫秒）。除此之 外，在运行过程中，所有的资源都是随机生成的，并且其中新进程的产生也是随机的，但是产生的进程 总数不会多于开始设定的模拟的进程总数， 以防止不断产生新进程， 程序不断运行。在显示窗口的上方，

还会实时显示资源的变化情况，方便对运行的观察。当运行结束后，可以通过工具栏中的显示选项中的 保存结果按钮，将结果保存成 txt文件格式，方便运行后的结果分析。

五、心得体会

本次实验，我的任务是设计一个允许 n个进程并发运行的进程管理模拟系统。 该系统包括有简单的

进程控制、同步与通讯机构，系统在运行过程中能显示各进程的状态及有关参数的变化情况，从而观察 诸进程的运行过程及系统的管理过程，我是用 C#写的，在我的电脑能够运行通过，虽不能尽善尽美，

但也基本能实现老师的要求。

两个星期的实验，虽然时间有点短，但我也收获不少，这次实验，加深了我对进程概念及进程管理

的理解；比较熟悉进程管理中主要数据结构的设计及进程调度算法、进程控制机构、同步机构及通讯机 构的实施。也让我认识到自己的不足，操作系统的有些知识，我知道的还不多，没有掌握好，还需要多 多学学，不断提升自己的能力。

实验中，我们小组分工合作，共同学习，虽然在实验中遇到了一些问题，但在老师和同学 的细心指导和热心帮助下解决了。同时，了解到团队精神的重要性，也为以后的学习和工 作打下了坚实的基础，同时积累了宝贵的经验

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