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《操作系统原理》进程的创建与管理实验

1.目的要求

（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。

（2）深入了解系统如何组织进程、创建进程。

（3）进一步认识如何实现处理器调度。

2.实验内容

编写程序完成单处理机系统中的进程调度，要求采用时间片轮转调度算法。

实验具体包括：首先确定进程控制块的内容，进程控制块的组成方式；然后完成

进程创建原语和进程调度原语；最后编写主函数对所做工作进行测试。

3.所需实验设施设备

PC、windows操作系统

4.教学形式及过程

演示、学生独立完成

5.设计思路

（1）该程序是一个简单的时间片轮转调度算法的实现。

（2）首先定义了一个进程控制块（PCB）的结构体，包含进程的名称、到达

时间、需要的运行时间、剩余运行时间和当前状态等信息。然后定义了一个创建

新节点的函数createNode，用于动态分配内存并初始化节点的数据。接着定义了

一个向循环链表中插入新节点的函数insertNodes，根据用户的输入创建新节点

并插入到链表末尾。然后定义了一个打印链表的函数printList，用于输出链表

中所有节点的信息。

（3）接下来是冒泡排序函数bubbleSort，按照到达时间对链表中的节点进

行排序。然后定义了一个运行函数run，根据时间片大小依次运行进程，直到所

有进程都完成运行。最后在主函数中读取用户输入的进程数量和时间片大小，创

建链表并调用run函数进行进程调度。

（4）整体思路是：先创建一个空链表，然后根据用户输入的进程数量，逐

个创建新节点并插入到链表末尾。然后对链表中的节点按照到达时间进行排序。

接着按照时间片大小依次运行进程，直到所有进程都完成运行。最后输出链表中

所有节点的信息。

6.知识原理

操作系统通过进程控制块（PCB）来组织和管理进程。

（1）首先，操作系统会为每个进程创建一个PCB，PCB中包含了进程的重要

信息，如进程号、进程状态、程序计数器、寄存器值、内存分配情况、打开文件

等。

（2）当一个进程被创建时，操作系统会为其分配一个唯一的进程号，并将

进程的相关信息填充到PCB中。然后，操作系统会将该进程的PCB插入到相应的进

程队列中，如就绪队列、运行队列、阻塞队列等。

（3）进程的创建通常通过调用系统调用来完成，如fork()系统调用用于创

建一个新的子进程。在这个过程中，操作系统会为子进程创建一个新的PCB，并

将父进程的PCB信息拷贝到子进程的PCB中。

（4）当一个进程被创建后，操作系统可以通过调度算法来决定将哪些进程

放入运行队列中，以及按照何种顺序来执行各个进程。一旦一个进程被选中执行，

操作系统会将该进程的PCB中的程序计数器值加载到CPU中，从而开始执行进程的

代码。

（5）在进程执行的过程中，操作系统会根据需要对进程进行调度、切换和

管理。当一个进程需要等待某个事件完成时，如IO操作的完成，操作系统会将该

进程的PCB从运行队列中移除，并将其插入到相应的阻塞队列中。当该事件完成

时，操作系统会重新将该进程的PCB插入到就绪队列中，等待再次被调度执行。

（6）总结起来，操作系统通过PCB来组织和管理进程的创建、调度和切换。

PCB中包含了进程的重要信息，操作系统根据PCB中的信息来管理进程

处理器调度是操作系统的重要功能之一，用于决定在多个进程之间如何分配

处理器时间片。以下是实现处理器调度的一般步骤：

（1）选择调度算法：选择适合系统需求的调度算法，常见的调度算法有先

来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、最高响应比优先（HRRN）、时间片

轮转等。

（2）收集进程信息：收集系统中所有进程的相关信息，包括进程的优先级、

运行时间、等待时间等。

（3）创建进程队列：根据选择的调度算法，创建一个进程队列，用于按照

一定顺序存储进程。

（4）初始化调度程序：对调度程序进行初始化，包括设置时间片大小、初

始化进程队列等。

（5)进程入队：将新创建的进程加入进程队列。

（6）调度程序运行：按照选择的调度算法，从进程队列中选