操作系统进程管理实验报告
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********实验报告纸
计算机科学与工程学院（院、系）网络工程专业083 班组操作系统课
实验一、进程管理(3学时、必做)
一、实验目的
通过实验使学生进一步了解进程、进程状态、进程控制等基本概念。
基本能达到下列具体的目标：
1、理解进程 PCB 的概念，以及 PCB 如何实现、如何组织以及管理。
2、复习数据结构中如何对链的操作，包括建链、删除、插入结点等，来实现进程的管
理。
二、实验内容
1、建立一个结点，即 PCB 块包括用户标识域、状态域（执行、等待、就绪）、 link 域。
2、建立三个队列（执行队列、就绪队列、等待队列）。
3、根据进程状态转换实现对三个队列的具体操作。
具体的驱动可以采用时间片算法或
手动调度的形式完成三个状态之间的转换
4、用 switch 选择语句选择状态。
5、按照自己的设定能完成所有的状态转换的运行（包括创建和运行结束）。
三、实验步骤
1、复习进程管理三状态模型部分内容。
2、预习C++ Builder或VC++、Delphi、JBuilder线程编程。
3、运行示例程序，进一步明确实验要求。
可以采用控制台模式或窗口模式。
4、上机编程、调试程序。
5、完成实验报告。
四、实验过程
1、进程管理三状态模型部分内容
进程从因创建而产生直至撤销而消亡的整个生命周期中，有时占用处理器执行，有时虽然可以运行但分不到处理器，有时虽然处理器空闲但因等待某个事件发生而无法执行，这一切都说明进程和程序不同，进程是活动的且有状态变化，状态及状态之间的转换体现进程的动态性，为了便于系统管理，一般来说，按照进程在执行过程中的不同情况至少要定义三种进程状态。
(1)运行态：进程占用处理器运行的状态。
(2)就绪态：进程具备运行条件，等待系统分配处理器以便起运行的状态。
(3)等待态：进程不具备运行条件，正在等待某个时间完成的状态。
2、程序设计环境
表1 程序设计环境表
设备名称详细要求
处理器英特尔******************
内存容量 2 GB
操作系统Windows 7 旗舰版32位
java.runtime.version 1.6.0_13-b03
3、程序界面设计
本实验的目的不在界面的创新，所以界面的设计模仿示例程序二，程序界面设计如下：
图 1. 程序界面设计
界面中的元件包括：标题、队列管理、进程状态转换操作、进程转换示意图、作者及版本信息。
各元件的设计具体如下：
1)标题：蓝底白字“进程管理演示”，其部分代码如下：
队列管理：实时更新进程就绪队列、进程执行队列、进程阻塞队列，及进程执行队列中进程Node（模拟PCB 块，详见下文）的更新。
其中，进程执行队列只包含一
2)进程状态转换操作：
a)创建新的进程：其部分代码如下：
b)已存在的进程的状态切换操作：其部分代码如下：
3)进程转换示意图：
需把图片放在D盘根目录下
图 2. 进程转换示意图
4)作者及版本信息：
new JLabel("<html><font size=2 color=gray>作者:杨松青
版本:PMD 1.0<br/>"
+ "仲恺农业工程学院计算机科学与工程学院网络工程083班<br/>"
+ "电子邮箱:***************</font></html>")
其中：PMD为Process Management Demo的简写。
4、创建进程
图 3. 创建进程
包括进程名输入域和添加进程提示信息两个组件，进程名输入域可输入进程名（长度不大于4）按回车键添加进程队列中不存在的进程（进程名不能重复）；点击下方的按钮将改变进程名对应的进程的状态，详细见6、进程状态转换操作。
按回车键后，在输入域后方的添加进程提示信息组件会打印出提示信息，提示用户进程是否添加成功。
如果输入的进程名长度大于4，程序将自动截取前4个字符，确保名字长度不大于4，这中控制是由于该程序无须名字很长的进程名，这样队列管理中可以显示更多的进程。
5、时间片管理
为了模拟处理器的时间片，程序单独开启一个新的线程cpuThread处理时间片到时的进程切换和获得时间片的操作。
时间片的定义如下：
//时间片
public static final Integer TIMEOUT = 5 ;
public int timeOut = TIMEOUT ;
其中TIMEOUT为处理器的每次分配的时间片大小，该值是固定的，所以使用final关
键字修饰。
timeOut为进程执行过程中时间片的消耗，但该值为0时，将检查就绪队列，如果就绪队列为空，则为原执行中的进程再次分配TIMEOUT大小的时间片，进程继续占用处理器；如果就绪队列不为空，则原执行中的进程时间片到，转为就绪态，而就绪队列的队首结点转入执行状态。
具体操作流程及代码如下：
图 4. 线程cpuThread流程图
6、进程队列管理
图 5. 进程队列管理
实时更新进程就绪队列、进程执行队列、进程阻塞队列，及进程执行队列中进程Node （模拟PCB 块）的更新。
a)队列：Link.java
存放于.util包中，具体接口信息如下图：
图 6. Link.java接口信息
图 7. Node.java接口信息
b)进程：Node.java
存放于.util包中，具体接口信息如下图7：
其中name表示进程名，age表示进程所需的剩余的时间片，next用于在进程队列Link 中，指向下一个进程结点Node，state表状态域（执行、等待、就绪）。
7、进程状态转换操作
在进程名输入域中输入已存在的进程名：
（不存在时点击任何按钮不产生状态转换，并提示“不存在正在**的进程**”）
a) 如果该进程在执行队列（处于运行态）中，则单击“执行—>就绪(a)”按钮可以把
其中，切断进程链的操作是相当重要的，在以下的每次状态转换都需要执行此操作。
如果没有及时切断进程链，将会导致结点的next中仍然残存着其他信息，这样会在不断的进程切换时，链表变成循环链表，将导致程序发生致命错误。
b)单击“执行—>阻塞(s)”按钮可以把进程切换到等待态，并提“进程**：执行—>阻塞”
c) 如果该进程在执行队列中，则单击“就绪—>执行(d)”按钮可以把进程切换到执行
d) 如果该进程在阻塞队列中，则单击“阻塞—>就绪(f)”按钮可以把进程切换到就
四、实验心得
本实验模拟了进程的管理，包括新建进程、进程状态转换等操作，并且还独立设计了专用的链表以模拟进程队列。
程序使用JAVA编写，以面向对象的思维抽象出进程和进程队列。
通过本实验，我更加了解进程、进程状态、进程控制等基本概念。
同时也复习了JAVA Swing图形界面编程、数据结构中的链、JAVA多线程管理等知识。
但还是有不足的，程序设定进程名不能重复，使得程序不能很好的模拟PCB。