操作系统是计算机科学与技术专业的重要课程之一，而实验则是深入理解和掌握操作系统的有效途径。东北大学的操作系统实验旨在让学生通过实际编程，体验和理解操作系统核心概念。本实验报告涵盖了四个关键实验，包括进程的状态转换及PCB（进程控制块）的变化、生产者-消费者问题模拟、管道通信以及页面置换算法。
实验一关注的是进程的状态转换及其PCB的变化。在操作系统中，进程通常处于三种基本状态：运行态、就绪态和阻塞态。实验要求学生实现这些状态之间的转换，并考虑了优先级和调度策略。基础点是实现三状态转换，扩展点则涉及优先级调度、时间片轮转以及空队列的处理。流程图和源代码展示了如何在Python中用队列和优先级队列模拟这些状态转换。
实验二涉及经典的生产者-消费者问题，这是一个典型的多进程同步和通信问题。在这个问题中，生产者进程生成数据，消费者进程消费数据，而共享资源（如缓冲区）需要被合理管理，以避免数据竞争和死锁。通过模拟这个场景，学生可以学习到信号量、条件变量等同步机制的运用。
实验三探讨的是管道通信，这是进程间通信的一种方式。通过管道，一个进程可以将数据传递给另一个进程，这在多进程协作中非常常见。在实验中，学生可能需要实现读写操作，并理解管道的半双工特性，即数据只能单向流动。
实验四涉及页面置换算法，这是虚拟内存管理的核心部分。常见的页面置换算法有FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）等。学生需要通过编程实现这些算法，分析它们的性能，理解缺页率和页面替换次数的概念。
这些实验不仅要求学生具备扎实的Python和C语言基础，还需要理解操作系统的基本原理，如进程管理、同步与通信、内存管理等。通过完成这些实验，学生能够深入理解操作系统的内部工作原理，为后续的系统设计和分析打下坚实的基础。
