河北工业大学2014操作系统实验报告

1河北工业大学操作系统2014版实验报告2实验一进程控制与描述一、实验目的通过对Windows2000编程，进一步熟悉操作系统的基本概念，较好地理解Windows2000的结构。通过创建进程、观察正在运行的进程和终止进程的程序设计和调试操作，进一步熟悉操作系统的进程概念，理解Windows2000进程的“一生”。三、实验内容和步骤第一部分：Windows2000Professional下的GUI应用程序，使用VisualC++编译器创建一个GUI应用程序，代码中包括了WinMain()方法，该方法GUI类型的应用程序的标准入口点。程序1-1Windows2000的GUI应用程序也可以利用任何其他文本编辑器键入程序代码，如果这样，例如使用WORD来键入和编辑程序，则应该注意什么问题？保存时，将文件保存为扩展名为*.cpp的C++源文件。在程序1-1的GUI应用程序中，首先需要Windows.h头文件，以便获得传送给WinMain()和MessageBox()API函数的数据类型定义。接着的pragma指令指示编译器/连接器找到User32.LIB库文件并将其与产生的EXE文件连接起来。这样就可以运行简单的命令行命令CLMsgBox.CPP来创建这一应用程序，如果没有pragma指令，则MessageBox()API函数就成为未定义的了。这一指令是VisualStudioC++编译器特有的。接下来是WinMain()方法。其中有四个由实际的低级入口点传递来的参数。hInstance参数用来装入与代码相连的图标或位图一类的资源，无论何时，都可用GetModuleHandle()API函数将这些资源提取出来。系统利用实例句柄来指明代码和初始的数据装在内存的何处。句柄的数值实际上是EXE文件映像的基地址，通常为0x00400000。下一个参数hPrevInstance是为向后兼容而设的，现在系统将其设为NULL。应用程序的命令行(不包括程序的名称)是lpCmdLine参数。另外，系统利用nCmdShow参数告诉应用程序如何显示它的主窗口(选项包括最小化、最大化和正常)。最后，程序调用MessageBox()API函数并退出。如果在进入消息循环之前就结束运行的话，最后必须返回0。运行结果：弹出一个消息框，标题为Greetings，内容为Hello,WindowsXp，中间有一个确认按钮。进程对象操作系统将当前运行的应用程序看作是进程对象。利用系统提供的惟一的称为句柄(HANDLE)的号码，就可与进程对象交互。这一号码只对当前进程有效。本实验表示了一个简单的进程句柄的应用。在系统中运行的任何进程都可调用GetCurrentProcess()API函数，此函数可返回标识进程本身的句柄。然后就可在Windows需要该进程的有关情况时，利用这一句柄来提供。程序1-2：获得和使用进程的句柄程序1-2中列出的是一种获得进程句柄的方法。对于进程句柄可进行的惟一有用的操作是在API调用时，将其作为参数传送给系统，正如程序1-2中对GetPriorityClass()API函数的调用那样。在这种情况下，系统向进程3对象内“窥视”，以决定其优先级，然后将此优先级返回给应用程序。OpenProcess()和CreateProcess()API函数也可以用于提取进程句柄。前者提取的是已经存在的进程的句柄，而后者创建一个新进程，并将其句柄提供出来。1-2.cpp的运行结果：进程优先权为Normal。程序1-3显示如何找出系统中正在运行的所有进程，如何利用OpenProcess()API函数来获得每一个访问进程的进一步信息。程序1-3利用句柄查出进程的详细信息程序1-3程序首先利用Windows2000的新特性，即工具帮助库来获得当前运行的所有进程的快照。然后应用程序进入快照中的每一个进程，得到其以PROCESSENTRY32结构表示的属性。这一结构用来向OpenProcess()API函数提供进程的ID。Windows跟踪每一进程的有关时间，示例中是通过打开的进程句柄和GetProcessTimes()API来直询得到有关时间的。接下来，一个定制的帮助函数取得了几个返回的数值，然后计算进程在内核模式下消耗的时间占总时间的百分比。程序的其余部分比较简单，只是将有关信息显示给用户，清除进程句柄，然后继续循环，直到所有进程都计算过为止。运行结果：第二部分：进程的“一生”1、创建进程创建子进程本程序展示的是一个简单的使用CreateProcess()API函数的例子。首先形成简单的命令行，提供当前的EXE文件的指定文件名和代表生成克隆进程的号码。大多数参数都可取缺省值，但是创建标志参数使用了：行为像一个子进程的标志，指示新进程分配它自己的控制台，这使得运行示例程序时，在任务栏上产生许多活动标记。然后该克隆进程的创建方法关闭传递过来的句柄并返回main()函数。在关闭程序之前，每一进程的执行主线程暂停一下，以便让用户看到其中的至少一个窗口。CreateProcess()函数有5个核心参数？本实验程序中设置的各个参数的值是：a.(LPCTSTRlpApplicationName)szFilename,//产生这个EXE的应用程序的名称；b.(LPTSTRlpCommandLine)szCmdLine,//告诉其行为像一个子进程的标志；c.(BOOLbInheritHandles)FALSE,//不继承句柄；d.(LPSTARTUPINFOlpStartupInfo)&si,//启动信息；e.(LPPROCESS_INFORMATIONlpProcessInformation)&pi);//返回的进程信息；程序运行时屏幕显示的信息是：42、正在运行的进程使用进程和操作系统的版本信息运行结果：当前PID信息：_4664当前操作系统版本：5.1(我的操作系统为WindowsXP)系统提示信息：TaskManagershouldnownowindicatethisprocessishighpriority．程序向读者表明了如何获得当前的PID和所需的进程版本信息。为了运行这一程序，系统处理了所有的版本不兼容问题。接着，程序演示了如何使用GetVersionEx()API函数来提取OSVERSIONINFOEX结构。这一数据块中包括了操作系统的版本信息。其中，“OS:5.0”表示当前运行的操作系统是：Windows2000。最后一段程序利用了操作系统的版本信息，以确认运行的是Windows2000。代码接着将当前进程的优先级提高到比正常级别高。单击Ctrl+Alt+Del键，进入“Windows任务管理器”，在“应用程序”选项卡中右键单击本任务，在快捷菜单中选择“转到进程”命令。在“Windows任务管理器”的“进程”选项卡中，与本任务对应的进程映像名称是(为什么？)：VCSPAWN.EXE右键单击该进程名，在快捷菜单中选择“设置优先级”命令，可以调整该进程的优先级，如设置为“高”后重新运行程序，屏幕显示有变化吗？没有。3、终止进程指令其子进程来“杀掉”自己的父进程程序说明了一个进程从“生”到“死”的整个一生。第一次执行时，它创建一个子进程，其行为如同“父亲”。在创建子进程之前，先创建一个互斥的内核对象，其行为对于子进程来说，如同一个“自杀弹”。当创建子进程时，就打开了互斥体并在其他线程中进行别的处理工作，同时等待着父进程使用ReleaseMutex()API发出“死亡”信号。然后用Sleep()API调用来模拟父进程处理其他工作，等完成时，指令子进程终止。当调用ExitProcess()时要小心，进程中的所有线程都被立刻通知停止。在设计应用程序时，必须让主线程在正常的C++运行期关闭(这是由编译器提供的缺省行为)之后来调用这一函数。当它转向受信状态时，通常可创建一个每个活动线程都可等待和停止的终止事件。在正常的终止操作中，进程的每个工作线程都要终止，由主线程调用ExitProcess()。接着，管理层对进程增加的所有对象释放引用，并将用GetExitCodeProcess()建立的退出代码从STILL_ACTIVE改变为在ExitProcess()调用中返回的值。最后，主线程对象也如同进程对象一样转变为受信状态。等到所有打开的句柄都关闭之后，管理层的对象管理器才销毁进程对象本身。还没有一种函数可取得终止后的进程对象为其参数，从而使其“复活”。当进程对象引用一个终止了的对象时，有好几个API函数仍然是有用的。进程可使用退出代码将终止方式通知给调用GetExitCodeProcess()的其他进程。同时，GetProcessTimes()API函数可向主调者显示进程的终止时间。运行结果：1)_Creatingthechildprocess._Childwaitingforsuicideinstructions.表示：_父进程正在创建子进程。子进程等待父进程杀死子进程。_2)_Tellingthechildprocesstoquit.__表示：_父进程杀死子进程。_四、实验总结请总结一下本次实验的收获、教训和感受，结合课本内容谈一下你对进程的理解。本次实验让我明白进程是程序的一次执行过程，是系统进行处理机调度和资源分配的基本单位。（未引入线5程之前）。进程是操作系统结构的基础；是一个正在执行的程序；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，对父进程和子进程的关系有了进一步的了解。实验二并发与调度1、实验目的在本实验中，通过对事件和互斥体对象的了解，来加深对Windows2000线程同步的理解。通过分析实验程序，了解管理事件对象的API。了解在进程中如何使用事件对象，在进程中如何使用互斥体对象，线程如何通过文件映射对象发送数据。二、实验内容和步骤第一部分：互斥体对象本程序中显示的类CCountUpDown使用了一个互斥体来保证对两个线程间单一数值的访问。每个线程都企图获得控制权来改变该数值，然后将该数值写入输出流中。创建者实际上创建的是互斥体对象，计数方法执行等待并释放，为的是共同使用互斥体所需的资源(因而也就是共享资源)。1、利用互斥体保护共享资源分析程序的运行结果，可以看到线程(加和减线程)的交替执行(因为Sleep()API允许Windows切换线程)。在每次运行之后，数值应该返回初始值(0)，因为在每次运行之后写入线程在等待队列中变成最后一个，内核保证它在其他线程工作时不会再运行。1)请描述运行结果(如果运行不成功，则可能的原因是什么？)：两个线程交替运行，不断改变value的值。两个线程互斥访问Value的值。2)根据运行输出结果，对照分析程序，可以看出程序运行的流程吗？请简单描述：线程1（5296）先运行，将value值增1，变为1。然后，线程2（6016）运行，将value值减1，变为0.第二部分：线程通过文件对象发送数据Windows2000提供的线程间通讯类内核对象允许同一进程或跨进程的线程之间互相发送信息，包括文件、文件映射、邮件位和命名管道等，其中最常用的是文件和文件映射。这类对象允许一个线程很容易地向同一进程或其他进程中的另一线程发送信息。1、演示线程通过文件对象发送数据运行结果(如果运行不成功，则可能的原因是什么？)：6阅读和分析程序，请回答问题：1)程序中启动了多少个单独的读写线程？1002)使用了哪个系统API函数来创建线程例程？CreateThread()3)文件的读和写操作分别使用了哪个API函数？ReadFile()WriteFile()每次运行进程时，都可看到程序中的每个线程从前面的线程中读取数据并将数据增加，文件中的数值连续增加。这个示例是很简单的通讯机制。可将这一示例用作编写自己的文件读/写代码的模板。请注意程序中写入之前文件指针的重置。重置文件指针是必要的，因为该指针在读取结束时将处于前四个字节之后，同一指针还要用于向文件写入数据。