操作系统原理-模拟进程创建、终止、阻塞、唤醒原语——沐雨先生

一、实验题目： 模拟进程创建、终止、阻塞、唤醒原语

二、实验目的： 通过设计并调试创建、终止、阻塞、唤醒原语功能，有助于对操作系统中进程控制功能的理解，掌握操作系统模块的设计方法和工作原理。

三、实验环境：

1、硬件：PC机及其兼容机。

2、软件：Windows OS，MS—DOS OS，Turbo C 或 C++、VC++等。

四、实验内容：

1、设计创建、终止、阻塞、唤醒原语功能函数。

2、设计主函数，采用菜单结构（参见后面给出的流程图）。

3、设计“显示队列”函数，目的能将就绪、阻塞队列中的进程信息 显示在屏幕上，以供随时查看各队列中进程的变化情况。

五、算法流程图：

在这里插入图片描述

六、程序清单：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<windows.h>
int count=0;//记录进程数目typedef struct PCB{char pname[10];//进程名int ppri;//优先级 1-低，2-中，3-高int pruntime;//运行时间int pstatus;//运行状态 1-阻塞，2运行，3就绪struct PCB *next;//指针，指向下一个PCB
}PCB;void menu(){printf("---------OS实验一：模拟进程创建、阻塞、唤醒、终止原语---------\n");printf("----------------------------0.退出----------------------------\n");printf("----------------------------1.创建----------------------------\n");printf("----------------------------2.阻塞----------------------------\n");printf("----------------------------3.唤醒----------------------------\n");printf("----------------------------4.终止----------------------------\n");printf("----------------------------5.显示----------------------------\n");printf("---------------------请输入您需要的功能(0-5)------------------\n");printf("--------------------------------------------------------------\n");printf("各功能简要说明：\n");printf("创建：在本实验中，该功能仅实现建立 PCB，初始化 PCB，并将该 PCB放入就绪队列中。\n");printf("阻塞：在本实验中，实现的功能为，根据用户输入的进程名称查看该进程是否处在运行状态，若处在运行状态，修改该进程PCB的状态，并将该进程转入阻塞队列；若该进程处在其它状态，则给出相应的提示信息；若该进程不存在，也需要给出相应的提示信息。\n");printf("唤醒：功能类似阻塞功能，注意：若阻塞队列为空，则不能执行唤醒功能。\n");printf("终止：根据用户输入要结束的进程名称，从就绪队列、阻塞队列和正在运行的进程中找到相应的进程 PCB，并将该 PCB 从相应队列中删除。若该进程不存在，需要给出提示。\n");printf("显示：将就绪队列、阻塞队列中的进程列表和正在运行的进程显示出来。\n");
}void run(PCB *head2,PCB *head3){//从就绪队列中选队首进程运行，保证有一个进程处于运行状态PCB *p=head3->next;if(p){head2->next=p;p->pstatus=2;head3->next=p->next;free(p);}
}void insert(PCB *head3,PCB *temp){//将新创建的进程插入就绪队列PCB *p;p=head3;while(p->next!=NULL)//找尾结点p=p->next;p->next=temp;temp->next=NULL;
}int check(PCB *head,PCB *temp){//检查temp进程与已有进程是否重复PCB *p=head;while(p->next){p=p->next;if(strcmp(p->pname,temp->pname)==0)return 0;}return 1;
}void Delete(PCB *head,PCB *temp){/*head为链表头结点,temp为将要删除的结点*/PCB *p=head,*q=temp->next;while(p)//寻找temp的上一个节点if(p->next==temp){p->next=q;free(temp);return;}elsep=p->next;
}void create(PCB *head1,PCB *head2,PCB *head3){//创建进程int compare1,compare2,compare3;PCB *temp;//一个新节点temp=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));system("cls");printf("---------------进程创建---------------\n");printf("请输入进程名：");scanf("%s,temp->pname");getchar();compare1=check(head1,temp);//检查进程是否与阻塞进程重复compare2=check(head2,temp);//检查进程是否与运行进程重复compare3=check(head3,temp);//检查进程是否与就绪进程重复if( !(compare1 && compare2 && compare3) && count<10 ){printf("已有进程中已有该名称进程，创建失败！");system("pause");return;}printf("\n请输入进程优先级（1-低，2-中，3-高）:");scanf("%d",&temp->ppri);getchar();printf("\n请输入进程运行时间：");scanf("%d",&temp->pruntime);getchar();temp->pstatus=3;//将新创建进程放入就绪队列insert(head3,temp);
count++;system("pause");if(head2->next == NULL)run(head2,head3);
}void block(PCB *head1,PCB *head2,PCB *head3){//阻塞进程函数char name[10];PCB *p,*q;system("cls");printf("---------------阻塞进程---------------\n");printf("请输入你要阻塞的进程名称：");scanf("%s",name);getchar();p=head1;p=p->next;while(p){//在阻塞进程中寻找pname为name的进程if(strcmp(p->pname,name)==0){printf("\n该进程已在阻塞队列中，不可重复放入\n");system("pause");return;}p=p->next;}p=head3->next;while(p){//在就绪进程中寻找pname为name的进程if(strcmp(p->pname,name)==0){printf("\n该进程在就绪队列中，无法放入\n");system("pause");return;}p=p->next;}p=head2->next;while(p){//在运行进程中寻找pname为name的进程if(strcmp(p->pname,name)==0){printf("\n该进程处于运行状态，准备将该进程放入阻塞队列\n");system("pause");p->pstatus=1;q=head1->next;while(q)q=q->next;q->next=p;head2->next=NULL;printf("已经将该进程放入阻塞队列，完成！\n");system("pause");run(head2,head3);//将执行进程阻塞，需要将cpu重新分配return;}p=p->next;}if(!p){printf("\n系统中无该进程\n");system("pause");return;}
}void wakeup(PCB *head1,PCB *head2,PCB *head3){//唤醒进程char name[10];PCB *p,*q;system("cls");printf("\n---------------唤醒进程----------------\n");printf("\n输入你要唤醒的进程名称:");scanf("%s",name);getchar();p=head1;p=p->next;while(p){//在阻塞进程中寻找pname为name的进程if(strcmp(p->pname,name)==0){printf("\n该进程处于阻塞状态，准备将该进程放入就绪队列\n");system("pause");p->pstatus=3;q=head3->next;while(q)q=q->next;q->next=p;head2->next=NULL;printf("已经将该进程放入就绪队列，完成！\n");system("pause");return;}p=p->next;}	p=head2;p=p->next;while(p){//在运行进程中寻找pname为name的进程if(strcmp(p->pname,name)==0){printf("\n该进程在运行队列中\n");system("pause");return;}p=p->next;}p=head3;p=p->next;while(p){//在就绪进程中寻找pname为name的进程if(strcmp(p->pname,name)==0){printf("\n该进程在就绪队列中\n");system("pause");return;}p=p->next;}if(!p){printf("系统中无该进程名称\n");system("pause");return;}
}void stop(PCB *head1,PCB *head2,PCB *head3){//终止进程函数char name[10];PCB *p;system("cls");printf("\n---------------终止进程----------------\n");printf("\n输入你要终止的进程名称:");scanf("%s",name);getchar();p=head1->next;while(p){//在阻塞进程中寻找pname为name的进程if(strcmp(p->pname,name)==0){Delete(head1,p);//调用删除结点函数
count--;printf("\n进程终止成功\n");system("pause");return;}p=p->next;}p=head2->next;while(p){//在运行进程中寻找pname为name的进程if(strcmp(p->pname,name)==0){Delete(head2,p);//调用删除结点函数count--;
printf("\n进程终止成功\n");run(head2,head3);system("pause");return;}p=p->next;}p=head3->next;while(p){//在就绪进程中寻找pname为name的进程if(strcmp(p->pname,name)==0){Delete(head3,p);//调用删除结点函数count--;
printf("\n进程终止成功\n");system("pause");return;}p=p->next;}if(!p){printf("进程队列中无该进程\n");system("pause");}
}void show(PCB *head1,PCB *head2,PCB *head3){//显示队列进程int block=1,run=1,ready=1;PCB *p,*q;system("cls");p=head1;/*列出阻塞队列列表*/if(p->next==NULL){printf("阻塞队列中没有进程,请返回主界面创建进程\n");system("pause");}else{q=p->next;//指针指到第一个结点printf("\n--阻塞队列--\n");while(q){printf("%d)进程名:%s\n",block++,q->pname);printf("  进程优先级:%d\n",q->ppri);printf("  进程运行时间:%d\n",q->pruntime);q=q->next;}}printf("\n");p=head2;/*列出运行队列列表*/if(p->next==NULL){printf("运行队列中没有进程,请返回主界面创建进程\n");system("pause");}else{q=p->next;//指针指到第一个结点printf("\n--运行队列--\n");while(q){printf("%d)进程名:%s\n",run++,q->pname);printf("  进程优先级:%d\n",q->ppri);printf("  进程运行时间:%d\n",q->pruntime);q=q->next;}}printf("\n");p=head3;/*列出就绪队列列表*/if(p->next==NULL){printf("就绪队列中没有进程,请返回主界面创建进程\n");system("pause");}else{q=p->next;//指针指到第一个结点printf("\n--就绪队列--\n");while(q){printf("%d)进程名:%s\n",ready++,q->pname);printf("  进程优先级:%d\n",q->ppri);printf("  进程运行时间:%d\n",q->pruntime);q=q->next;}}printf("\n");printf("进程显示完毕");system("pause");
}void main(){//主函数PCB *head1,*head2,*head3;//head1为阻塞队列，head2为运行队列（单核），head3为就绪队列head1=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));head2=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));head3=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));head1->next=NULL;//无节点，置空head2->next=NULL;head3->next=NULL;if(!head1 || !head2 || !head3)//只有有一个队列申请空间失败，则进入if{	printf("申请空间失败，退出！");system("pause");exit(0);}while(true){int choose;system("cls");menu();scanf("%d",&choose);switch(choose){case 0:exit(0);break;case 1:create(head1,head2,head3);break;//创建新进程放入就绪队列case 2:block(head1,head2,head3);break;//阻塞运行进程case 3:wakeup(head1,head2,head3);break;//唤醒阻塞进程case 4:stop(head1,head2,head3);break;//终止的进程可能位于某一个队列case 5:show(head1,head2,head3);break;//显示三个队列的进程default:printf("输入错误");break;}}
}

七、程序中使用的数据结构及符号说明：

进程名用 P1,P2 标识
优先级（1-低，2-中，3-高）
运行时间
状态（1-阻塞，2运行，3就绪）
指针：指向下一个 PCB。

typedef struct PCB{char pname[10];//进程名int ppri;//优先级 1-低，2-中，3-高int pruntime;//运行时间int pstatus;//运行状态 1-阻塞，2运行，3就绪struct PCB *next;//指针，指向下一个PCB
}PCB;
int count=0;//记录进程数目
PCB *head1,*head2,*head3;//head1为阻塞队列，head2为运行队列（单核），head3为就绪队列

八、调试程序时出现问题说明及解决的方法：

  1. 定义PCB时，优先级和运行状态的各数字表示不同的意义，混淆导致程序不按预想的结果输出。
    解决方法：重复对照上下文的数字，一个一个函数修正以求正确。
  2. 程序除了create、block、wakeup、stop、show函数，还需要run、insert、check、Delete函数辅助。
  3. 起初用一个队列描述PCB，无法实现run时先运行就绪队列的首节点，阻塞运行进程是无法将其放入阻塞队列的尾结点。
    解决方法：建立三个PCB队列，分别表示就绪队列、运行队列、阻塞队列，实现顺序。
  4. 函数使用参数时，不知道用&head还是*head。
    解决方法：复习C语言中的值传递和地址传递。
  5. 使用各函数时总是参数不够，无法实现预想功能。
    解决方法：个别函数需要三个参数变量，即head1、head2和head3。

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