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2018080901006-刘文晨-OS实验报告1

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5.2 Test shell设计Test_shell的功能如5.1所述，代码示例如图1中绿色部分 5.3.3 主要函数创建进程：Init进程在启动时创建，可以用

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电子科技大学

实验报告

实验一

一、实验室名称：

电子科技大学清水河校区主楼 A2-412

二、实验项目名称：

进程与资源管理实验

三、实验内容

在实验室提供的软硬件环境中，设计并实现一个基本的进程与资源管理器。

该管理器能够完成进程的控制，如进程创建与撤销、进程的状态转换；能够基于

优先级调度算法完成进程的调度，模拟时钟中断，在同优先级进程中采用时间片

轮转调度算法进行调度；能够完成资源的分配与释放，并完成进程之间的同步。

该管理器同时也能完成从用户终端或者指定文件读取用户命令，通过 Test shell

模块完成对用户命令的解释，将用户命令转化为对进程与资源控制的具体操作，

并将执行结果输出到终端或指定文件中。

四、实验目的

设计和实现进程与资源管理，并完成 Test shell 的编写，以建立系统的进程管

理、调度、资源管理和分配的知识体系，从而加深对操作系统进程调度和资源管

理功能的宏观理解和微观实现技术的掌握。

五、实验原理

5.1 总体设计

系统总体架构如图 1 所示，最右边部分为进程与资源管理器，属于操作系统

内核的功能。该管理器具有如下功能：完成进程创建、撤销和进程调度；完成多

单元 (multi_unit)资源的管理；完成资源的申请和释放；完成错误检测和定时器

中断功能。

图 1 系统总体结构

图 1 中间绿色部分为驱动程序 test shell, 设计与实现 test shell，该 test shell 将

调度所设计的进程与资源管理器来完成测试。Test shell 的应具有的功能：

 从终端或者测试文件读取命令；

 将用户需求转换成调度内核函数（即调度进程和资源管理器）；

 在终端或输出文件中显示结果：如当前运行的进程、错误信息等。

图 1 最左端部分为：通过终端（如键盘输入）或者测试文件来给出相应的用

户命令，以及模拟硬件引起的中断。

5.2 Test shell 设计

Test_shell 的功能如 5.1 所述，代码示例如图 1 中绿色部分。

Test shell 要求完成的命令（Mandatory Commands）

-init

-cr <name> <priority>(=1 or 2) // create process

-de <name> // delete process

-req <resource name> <# of units> // request resource

-rel <resource name> <# of units> // release resource

-to // time out

可选实现的命令

-lp //list all processes and their status

-lr //list all resources and their status

-pi //provide information about a given process

5.3 进程管理设计

5.3.1 进程状态与操作

进程状态： ready/running/blocked

进程操作：

 创建(create)： (none) -> ready

 撤销(destroy)： running/ready/blocked -> (none)

 请求资源(Request): running -> blocked (当资源没有时，进程阻塞)

 释放资源(Release): blocked -> ready (因申请资源而阻塞的进程被唤醒)

 时钟中断(Time_out): running -> ready

 调度：ready -> running / running ->ready

5.3.2 进程控制块结构（PCB）

 PID（name）

 CPU state — not used

 Memory — not used

 Open_Files — not used

 Other_resources //: resource which is occupied

 Status: Type & List// type: ready, block, running…., //List: RL(Ready list) or

BL(block list)

 Creation_tree: Parent/Children

 Priority: 0, 1, 2 (Init, User, System)

图 2 PCB 结构示意图

就绪进程队列 Ready list (RL)如图 3 所示。

图 3 Ready List 数据结构示意图

有 3 个级别的优先级，且优先级固定无变化。

 2 =“system”

 1 = “user”

 0 = “init”

每个 PCB 要么在 RL 中，要么在 block list 中。当前正在运行的进程，根据

优先级，可以将其放在 RL 中相应优先级队列的首部。

5.3.3 主要函数

 创建进程：

Init 进程在启动时创建，可以用来创建第一个系统进程或者用户进程。新创

建的进程或者被唤醒的进程被插入到就绪队列（RL）的末尾。

示例：

图 4 中，虚线表示进程 A 为运行进程，在进程 A 运行过程中，创建用户进

程 B：cr B 1，数据结构间关系图 4 所示。

图 4 进程数据结构间关系

(为了简单起见，A 和 B 分别指向 RL 的链接可以不要)

 撤销进程：

进程可以由它的任何父进程或自己销毁(退出)。

5.4 资源管理设计

5.4.1 主要数据结构

资源的表示：设置固定的资源数量，4 类资源，R1，R2，R3，R4，每类资

源 Ri 有 i 个。

资源控制块 Resource control block (RCB) 如图 5 所示。

 RID: 资源的 ID

 Status: 空闲单元的数量

 Waiting_List: list of blocked process

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