基于C++ / QT的模拟进程管理系统的设计与实现课程设计

# 计算机操作系统课程设计：进程管理系统的模拟实现 # 一、设计内容 一个允许n个进程并发运行的进程管理模拟系统设计。该系统功能包括进程创建、撤销、阻塞、唤醒、查看和进程的同步控制。 ## 1.1进程的创建 ①手动创建：可以设置进程的运行时间与优先级，以及资源A，B，C的需求量； ②自动创建：进程的优先级、运行时间、资源需求量等属性，可以由系统产生随机数自动生成。当资源需求满足时，进程会加入就绪队列，等待占用处理机。进程的pid由创建顺序自动给出。 ## 1.2进程的撤销 在输入进程的pid之后可以对进程进行撤销操作。 ## 1.3进程的阻塞 在输入进程的pid之后可以对进程进行阻塞操作，如果当前进程正在运行，则其状态将会由运行态变为阻塞态。 ## 1.4进程的唤醒 在输入进程的pid之后可以对进程进行唤醒操作，可以将设置为阻塞态的进程转为就绪态。 ## 1.5进程的查看 在输入进程的pid之后可以查看进程的优先级、运行时间和资源占有量。 ## 1.6进程的同步控制 进程在运行时，会根据其算法分析其优先级，运行时间等特性，产生进程执行的先后顺序，分别占用处理机，并发的执行。 ## 1.7进程的调度算法 系统设置了先来先服务算法、高优先级算法、时间片轮转算法和短作业优先算法4种算法。 ## 1.8界面显示 进程在执行时，每过1秒，都会在显示区打印输出当前正在执行的进程，及其所需执行时间，以方便观察进程的执行过程。 # 二、设计思想和实现方法 ## 2.1进程控制块（PCB） 系统使用PCB来表示和管理每个进程的信息，每个进程都会有一个PCB。PCB中包含了进程的各种属性，如进程ID、运行时间、优先级、资源需求等。通过PCB，系统可以对进程进行调度和管理。 ## 2.2资源管理 系统维护了几个资源（A、B、C），并使用计数器（A、B、C）来记录每个资源的可用数量。每个进程通过P（申请资源）和V（释放资源）操作来管理资源的占用和释放。P操作判断进程的资源需求是否满足，如果满足则分配资源并更新计数器，否则进程被阻塞。V操作释放进程占用的资源，并更新计数器。 ## 2.3调度算法 系统实现了几种常见的进程调度算法，包括先来先服务（FIFO）、高优先级优先（HPF）、时间片轮转（RR）和短作业优先（SF）。通过调用不同的调度算法函数，可以选择不同的调度策略对进程进行调度。其中时间片轮转算法会设置两个标志位（分别表示当前进程正在执行与正在调用时间片轮转算法）与一个计数常量，当计数常量的值等于运行时间时，修改标志位，表示进程运行完成。 ## 2.4定时器 系统使用定时器来触发进程调度。定时器每隔一定时间触发一次，调度器根据调度算法选择一个进程进行运行，并更新进程的状态。定时器的触发频率可以根据实际需求进行调整。 ## 2.5队列管理 系统使用队列来管理就绪队列、阻塞队列和进程队列。就绪队列存储可以立即运行的进程，阻塞队列存储因资源不足而被阻塞的进程，进程队列存储所有的进程。系统根据需要将进程从一个队列移动到另一个队列，并根据队列中的进程状态进行相应的操作。 ## 2.6用户界面 系统使用了一个名为my_list的对象来管理和显示进程的状态和操作结果。my_list对象提供了add_and_show函数，用于将信息添加到列表中并显示出来。用户可以通过查看列表中的信息来了解进程的状态和操作结果。 综上所述，该进程管理系统的设计思想是通过维护进程控制块（PCB）来管理和调度进程，使用资源管理和调度常见的算法来分配和调度进程的资源，通过定时器和队列管理来触发和管理进程调度，通过用户界面来展示和记录进程的状态和操作结果。 # 四、运行结果 ## 4.1初始界面  ## 4.2手动创建进程  ## 4.3自动创建进程并执行  ## 4.4时间片轮转效果演示  # 四、总结分析 ## 4.1个人总结 ### 4.1.1问题及解决方法 （1）多线程同步问题： 由于涉及到多个线程对共享资源的访问，我面临了同步问题，可能导致数据不一致性。 解决方法：使用互斥锁 (std::mutex) 保护共享资源的访问，确保每次只有一个线程能够修改资源。 （2）动态添加控件及样式设计：动态添加控件时，需要考虑样式表的应用，以及如何更灵活地管理界面元素。 解决方法：使用 Qt 的信号与槽机制，动态调整样式表，同时考虑使用 QML 或其他技术进行更灵活的界面设计。 ### 4.1.2软件设计及功能改进 用户交互体验： 界面设计上可以进一步优化，考虑添加更多用户交互元素，如图形化的进程状态展示、更友好的提示信息等。 错误处理：目前对于一些异常情况的处理较为简单，可以增加更完善的错误处理机制，提高程序的稳定性。 ### 4.1.3个人收获与感想 多线程编程：通过解决同步问题，我更深入地理解了多线程编程的挑战和解决方案，对于资源共享和互斥访问有了更清晰的认识。 Qt 框架应用：学会了使用 Qt 框架进行界面设计和事件处理，这为我今后开发 GUI 应用提供了更多的经验和技能。 在以后的学习中，我会进一步完善程序的功能，提高代码的健壮性，同时学习和应用更多先进的软件设计和开发技术。这个课设为我提供了一个很好的实践平台，让我更加自信地面对复杂的软件设计和开发任务。