10436编号河北工业大学2014操作系统实验报告

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1、1 河北工业大学河北工业大学 操作系统操作系统 2014 版版 实验报告实验报告 2 实验一实验一 进程控制与描述进程控制与描述 一、实验目的 通过对 Windows 2000 编程， 进一步熟悉操作系统的基本概念， 较好地理解 Windows 2000 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 Windows 2000 进程的“一生” 。 三、实验内容和步骤 第一部分： Windows 2000 Professional 下的 GUI 应用程序，使用 Visual C+编译器创建一个 GUI 应用程序，代码中包 括了 Wi

2、nMain()方法，该方法 GUI 类型的应用程序的标准入口点。 程序 1-1 Windows 2000 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

3、运行简单的命令行命令 CL MsgBox.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 Visual Studio C+ 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 0 x00400000。下一个参数

4、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,Windows Xp，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 (HANDL

5、E) 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”

6、 ，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 Windows 2000 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

7、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 Cr

8、eateProcess() 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. (LPCTSTR lpApplicationName

9、) szFilename, / 产生这个 EXE 的应用程序的名称； b. (LPTSTR lpCommandLine) szCmdLine, / 告诉其行为像一个子进程的标志； c. (BOOL bInheritHandles) FALSE, / 不继承句柄； d. (LPSTARTUPINFO lpStartupInfo) / 返回的进程信息； 程序运行时屏幕显示的信息是： 4 2、 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 Windows XP) 系统提示信息：Task Manager should

10、 now now indicate this process is high priority 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：Windows 2000。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 Windows 2000。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

11、 + 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

12、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

13、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，GetProce

14、ssTimes() API 函数可向主调者显示进程的终止时间。 运行结果： 1)_Creating the child process._ Child waiting for suicide instructions. 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) _Telling the child process to quit._ 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

15、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。 实验二实验二 并发与调度并发与调度 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 Windows 2000 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 CCountUp

16、Down 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 Wi