操作系統(tǒng)原理實驗指導書(新版)

1、操作系統(tǒng)原理實驗指導書苗暹 王曉東目 錄實驗一 系統(tǒng)功能調用1實驗二 熟悉Linux環(huán)境6實驗三 進程控制15實驗四 進程間通信18(一) 信號實驗18(二) 進程的管道通信實驗24實驗五 文件操作28實驗一 系統(tǒng)功能調用【實驗目的】1熟悉操作系統(tǒng)的系統(tǒng)功能調用。2掌握用C語言實現(xiàn)系統(tǒng)功能調用的方法和步驟。3掌握利用10H號功能調用（BIOS的顯示I/O功能調用）來實現(xiàn)對屏幕的操作與控制。【預習內容】1預習DOS、BIOS系統(tǒng)功能調用。2預習C語言實現(xiàn)系統(tǒng)功能調用的方法。【實驗內容】1在屏幕的指定區(qū)域內顯示字符串。（必做題）2在屏幕的指定區(qū)域內畫框，在框內顯示字符串。（提高題）3. 在屏幕的指

2、定區(qū)域內動畫顯示字符串。（附加題）【實驗報告】1列出調試通過程序的清單，并加注釋。2給出必要的程序設計思路和方法。3總結上機調試過程中所遇到的問題和解決方法及感想?！緦嶒炏嚓P資料】int86（0X10, &r, &r）函數(shù)：對BIOS調用的標準函數(shù)其中0X10是BIOS調用類型號（相當于INT n調用的中斷類型號n），是10H號中斷調用，是一個顯示I/O調用。BIOS借助此中斷產生的功能調用控制PC機屏幕上的文本和圖形。通過給AH 寄存器設置適當?shù)闹颠x擇想要的功能調用，然后發(fā)中斷10H。 第一個&r是指向聯(lián)合類型REGS的指針，用于接收調用的功能號及其它一些指定的入口參數(shù)，以便傳給相應寄存器。

3、第二個&r是指向聯(lián)合類型REGS的指針，用于接收功能調用后的返回值，即出口參數(shù)。在dos.h中REGS定義如下：struct WORDREGSunsigned int ax,bx,cx,dx,si,di,cflag,flags;struct BYTEGEGS unsigned int al,ah,bl,bh,cl,ch,dl,dh;union REGSstruct WORDREGS x;struct BYTEGEGS h;10H號中斷調用下所包含的部分功能調用：AH 功能調用 00H 置顯示方式 01H 置光標類型 02H 置光標位置 06H 當前顯示頁上滾 07H 當前顯示頁下滾 09H 寫

4、字符和屬性02H功能調用：入口參數(shù)：AH=02H DH 光標的行位置（行數(shù)），0行是頂行，24行是底行。 DL 光標的列位置（列數(shù)），0列是最左邊一列。 BH 光標顯示頁數(shù)，40列方式，可用0到7，80列方式，可用0到3。 出口參數(shù)：無06H號功能調用：入口參數(shù)：AH=06H AL 指明滾動的文本行數(shù)。如放置0，則整個窗口為空白。 CH 指明窗口左上角的行位置（從0到24）。 CL 指明窗口左上角的列位置（從0到79，80列）。 DH 指明窗口右下角的行位置（從0到24）。DL 指明窗口右下角的列位置（從0到79，80列）。BH 指明加到窗口底部的空行顯示屬性。對于彩色/圖形適配器，屬性字節(jié)如

5、下所示：位 說 明7 置“1”用于字符閃爍，置“0”字符不閃爍。6-4 背景色?？捎玫氖牵? 5 4 顏色0 0 0 黑0 0 1 藍0 1 0 綠0 1 1 青1 0 0 紅1 0 1 絳1 1 0 褐1 1 1 淺灰3-0 前景色?？捎玫氖牵?3 2 1 0 顏色 3 2 1 0 顏色 0 0 0 0 黑 1 0 0 0 灰 0 0 0 1 藍 1 0 0 1 淺藍 0 0 1 0 綠 1 0 1 0 淺綠 0 0 1 1 青 1 0 1 1 淺青 0 1 0 0 紅 1 1 0 0 淺紅 0 1 0 1 品紅 1 1 0 1 淺品紅 0 1 1 0 棕 1 1 1 0 黃 0 1 1 1

6、 灰白 1 1 1 1 白出口參數(shù)：屏幕上窗口適當?shù)厣蠞L。09H號功能調用：入口參數(shù)：AH=09H BH 在文本方式中，此寄存器指明正在寫的顯示頁。在40列方式中，可以用0到7頁，在80列方式中，可用0到3頁。在圖形方式中總是0。 AL 放要寫字符的ASCII碼。 BL 在文本方式中，為寫字符的屬性。 CX 將字符和屬性寫到屏幕上的次數(shù)。出口參數(shù)：一個字符或多個字符顯示在屏幕上。清屏子程序：void cls(void) union REGS r; r.h.ah=6;/*子功能號*/ r.h.al=0; r.h.ch=0;/*左上角坐標*/ r.h.cl=0; r.h.dh=24;/*右下角坐標

7、*/ r.h.dl=79; r.h.bh=7;/*7表示黑色*/ int86(0x10,&r,&r);/*系統(tǒng)功能調用*/ 定位子程序：void locate(int x, int y) union REGS r; r.h.ah=2;/*子功能號*/ r.h.dh=x;/*定位點坐標*/r.h.dl=y;r.h.bh=0;int86(0x10,&r,&r);在指定位置寫參數(shù)：void writech(int x , int y, char ch ,int attr) union REGS r; locate(x ,y); r.h.ah=9; r.h.bh=0; r.h.al=ch;r.h.bl

8、=attrr.x.cx=1;int86(0x10,&r,&r);屏幕畫框可以用制表符來畫。其主要方法是不斷調用writech函數(shù)，在指定區(qū)域周圍顯示制表符，從而勾勒出一個窗口的輪廓。下表是常用的制表符和對應的ascii碼：制表符ASCII碼制表符ASCII碼218191196179192217 顯示屏通常劃分為行和列的一個二維系統(tǒng)，適配器就在行列組成的網(wǎng)格位置上顯示字符。ABCDZ9910101112353611YX屏幕坐標圖如下所示：注：屏幕以25行80列的格式來顯示字符，即0-24行，0-79列。內容一參考程序：#include#include#include#define SCR 0x1

9、0void cls(void)union REGS r;r.h.ah=6;r.h.al=0;r.h.cl=0;r.h.ch=0;r.h.dh=24;r.h.dl=79;r.h.bh=7;int86(SCR,&r,&r);void locate(int x,int y)union REGS r;r.h.ah=2;r.h.dh=x;r.h.dl=y;r.h.bh=0;int86(SCR,&r,&r);void writech(int x,int y,char ch,int attrib)union REGS r;locate(x,y);r.h.ah=9;r.h.bh=0;r.h.al=ch;r.h

10、.bl=attrib;r.x.cx=1;int86(SCR,&r,&r);int main() int i,x=10,y=10; cls(); for(i=0;i26;i+) writech(x,y+i,65+i,7); getch(); return(0);實驗二 熟悉Ubuntu環(huán)境【實驗目的】1了解Ubuntu系統(tǒng)基本操作方法，學會獨立使用該系統(tǒng)。2熟悉Ubuntu下如何編輯、編譯和運行一個C語言程序。3學會利用gcc、gdb編譯、調試C程序。【預習內容】1預習Ubuntu下各種應用程序的使用。2預習常用的SHELL命令。3預習vim編輯器和emacs編輯器使用方法。4預習Ubuntu下

11、C程序編輯、編譯和運行過程?！緦嶒瀮热荨恳弧⒌顷慙inuxLinux開機，選擇 進入，再選擇Ubuntu登陸窗口，輸入用戶名： students ，輸入密碼： 111111 ，進入Ubuntu圖形桌面環(huán)境。二、熟悉Ubuntu圖形桌面環(huán)境桌面包含上方的菜單欄和下方的任務欄。菜單欄包含“應用程序菜單”、“位置”、“系統(tǒng)”。通過主菜單可訪問應用程序。(1) “應用程序”菜單“應用程序”菜單包含“辦公”、“附件”、“互聯(lián)網(wǎng)”、“圖形”、“游戲”等?！稗k公”包含了文字處理及電子表格等應用程序?！案郊毕掳恕八阉鞴ぞ摺薄ⅰ坝嬎闫鳌?、“文本編輯器”和“終端”等應用程序。(2)“位置”菜單“位置”菜單包

12、含“主文件夾”、“桌面”等信息。(3)“系統(tǒng)”菜單“系統(tǒng)”菜單包含“首選項”和“系統(tǒng)管理”等信息。(4)啟動終端模擬器GNOME終端模擬器用一個窗口來模擬字符終端的行為。終端常常被稱為命令行或者 shell，Linux 中絕大部分工作都可以用命令行完成。要啟動一個終端，可以選擇 應用程序 附件 終端。 三、目錄和文件系統(tǒng)Linux 和 Unix 文件系統(tǒng)被組織成一個有層次的樹形結構。文件系統(tǒng)的最上層是 /，或稱為 根目錄。在 Unix 和 Linux 的設計理念中，一切皆為文件包括硬盤、分區(qū)和可插拔介質。這就意味著所有其它文件和目錄（包括其它硬盤和分區(qū)）都位于根目錄中。 例如：/home/st

13、udent/sy1.c 給出了正確的完整路徑，它指向 sy1.c 文件，而該文件位于 student 目錄下，該目錄又位于 home 目錄，最後，home 目錄又位于根(/) 目錄下。 在根 (/) 目錄下，有一組重要的系統(tǒng)目錄，在大部分 Linux 發(fā)行版里都通用。直接位于根 (/) 目錄下的常見目錄列表如下： /bin - 重要的二進制 (binary) 應用程序 /boot - 啟動 (boot) 配置文件 /dev - 設備 (device) 文件 /etc - 配置文件、啟動腳本等 (etc) /home - 本地用戶主 (home) 目錄 /lib - 系統(tǒng)庫 (libraries

14、) 文件 /lost+found - 在根 (/) 目錄下提供一個遺失+查找(lost+found) 系統(tǒng) /media - 掛載可移動介質 (media)，諸如 CD、數(shù)碼相機等 /mnt - 掛載 (mounted) 文件系統(tǒng) /opt - 提供一個供可選的 (optional) 應用程序安裝目錄 /proc - 特殊的動態(tài)目錄，用以維護系統(tǒng)信息和狀態(tài)，包括當前運行中進程 (processes) 信息。 /root - root (root) 用戶主文件夾，讀作“slash-root” /sbin - 重要的系統(tǒng)二進制 (system binaries) 文件 /sys - 系統(tǒng) (sys

15、tem) 文件 /tmp - 臨時(temporary)文件 /usr - 包含絕大部分所有用戶(users)都能訪問的應用程序和文件 /var - 經(jīng)常變化的(variable)文件，諸如日志或數(shù)據(jù)庫等 四、打開PROC目錄了解系統(tǒng)配置把/proc作為當前目錄，就可使用ls命令列出它的內容。 /proc 文件系統(tǒng)是一種內核和內核模塊用來向進程 (process) 發(fā)送信息的機制 。這個偽文件系統(tǒng)讓你可以和內核內部數(shù)據(jù)結構進行交互，獲取有關進程的有用信息，在運行中改變設置 (通過改變內核參數(shù))。 與其他文件系統(tǒng)不同，/proc 存在于內存之中而不是硬盤上。1察看 /proc 的文件/proc

16、的文件可以用于訪問有關內核的狀態(tài)、計算機的屬性、正在運行的進程的狀態(tài)等信息。大部分 /proc 中的文件和目錄提供系統(tǒng)物理環(huán)境最新的信息。盡管 /proc 中的文件是虛擬的，但它們仍可以使用任何文件編輯器或像more, less或 cat這樣的程序來查看。2得到有用的系統(tǒng)/內核信息/proc 文件系統(tǒng)可以被用于收集有用的關于系統(tǒng)和運行中的內核的信息。下面是一些重要的文件： /proc/cpuinfo - CPU 的信息 (型號, 家族, 緩存大小等) /proc/meminfo - 物理內存、交換空間等的信息 /proc/mounts - 已加載的文件系統(tǒng)的列表 /proc/devices -

17、 可用設備的列表 /proc/filesystems - 被支持的文件系統(tǒng) /proc/modules - 已加載的模塊 /proc/version - 內核版本 /proc/cmdline - 系統(tǒng)啟動時輸入的內核命令行參數(shù) proc 中的文件遠不止上面列出的這么多。想要進一步了解的讀者可以對 /proc 的每一個文件都more一下 。3有關運行中的進程的信息/proc 文件系統(tǒng)可以用于獲取運行中的進程的信息。在 /proc 中有一些編號的子目錄。每個編號的目錄對應一個進程 id (PID)。這樣，每一個運行中的進程 /proc 中都有一個用它的 PID 命名的目錄。這些子目錄中包含可以提供

18、有關進程的狀態(tài)和環(huán)境的重要細節(jié)信息的文件。/proc 文件系統(tǒng)提供了一個基于文件的 Linux 內部接口。它可以用于確定系統(tǒng)的各種不同設備和進程的狀態(tài)。對他們進行配置。因而，理解和應用有關這個文件系統(tǒng)的知識是理解你的 Linux 系統(tǒng)的關鍵。五、文件權限Linux 系統(tǒng)上的所有文件都有權限，以允許或者阻止其它用戶查閱、修改或者執(zhí)行。超級用戶“root”則可以訪問系統(tǒng)上的任意文件。每個文件都有訪問限制、用戶限制以及隸屬于某個用戶/組(owner/group)。 所有文件皆有如下三組權限加以保護，按重要性依次排列： 用戶(user) ：適用于該文件的所有者 組(group) ：適用于該文件所屬的組

19、 其他(other) ：適用于所有其他用戶 上述三組權限信息的每一組都包含了實際權限。這些權限信息，連同它們對文件和目錄具有的不同含義，概述如下： 讀(read) ：允許顯示/打開該文件 可以顯示目錄內容 寫(write) ：可以編輯或刪除該文件 可以更改目錄內容 可執(zhí)行(execute) ：可執(zhí)行文件可以作為程序運行 可以進入該目錄 要查看和編輯文件或目錄的權限，請打開 位置 主文件夾 并在文件或者目錄上單擊右鍵。然後選擇 屬性。授權信息就在 權限標簽頁中，如果您是該文件的所有者，您可以編輯所有的授權等級。例如：ls l普通文件：-rw-r-r- 1 bin bin 2208 May 28

20、1987 /etc/rc 目錄文件：drwxr-xr-x 2 bin bin 240 Nov 13 1987 dos 特殊文件：brw-r-xr-x 3 bin bin 2,7 Jan 12 15:07 /dev/fd0 c-w-w-w- 2 bin bin 6,0,Jan 11 13:37 /dev/Lp存取權 所 同 其 有 組 他 者 用 用 戶 用chmod改變文件或目錄的存取權限：格式：chmod 誰 操作符 許可權 文件名（或目錄名） a + r g w - x o s u = t u g o其中，a:代表all,即所有的用戶； g:代表group，即小組用戶； o:代表other

21、s,即一般用戶； u:代表user,即文件的所有者；+：代表增加許可權；-：代表刪除許可權；=：代表賦予指定的許可權。例如：$chmod u+w display 完成對u用戶增加對文件display的寫權限。注：上述命令是由文件所有者或超級用戶進行修改。六、練習常用的Shell命令。（重點）當用戶登錄到字符界面系統(tǒng)或使用終端模擬窗口時，就是在和稱為shell的命令解釋程序進行通信。當用戶在鍵盤上輸入一條命令時，shell程序將對命令進行解釋并完成相應的動作。這種動作可能是執(zhí)行用戶的應用程序，或者是調用一個編輯器、GNU/Linux實用程序或其他標準程序，或者是一條錯誤信息，告訴用戶輸入了錯誤的

22、命令。1目錄操作mkdir abc 創(chuàng)建一個目錄abccd abc 將工作目錄改變到abccd 改變當前目錄到主目錄ls 列出當前目錄的內容ls -l 輸出當前目錄內容的長列表，每個目錄或文件占一行pwd 顯示當前目錄的全路徑2文件顯示實用程序cat mx.c 顯示mx.c文件內容more mx.c 分屏顯示mx.c內容tail mx.c 顯示文件后幾行cat file1 file2 連接file1 和file2head filename 顯示文件filename的開始10行wc filename 統(tǒng)計文件filename中的行數(shù)、單詞數(shù)和字符數(shù)od 文件 查看非文本文件3文件管理實用程序cp

23、 file1 file2 將文件1復制到文件2mv file1 file2 將文件重命名為file2rm filename 刪除文件filenamerm -i filename 請求用戶確認刪除4數(shù)據(jù)操作實用程序 tty 顯示當前終端的路徑和文件名 who 顯示當前登錄用戶的列表 sort filename 顯示文件filename中的行的排序結果 spell filename 檢查文件filename中的拼寫錯誤5其他實用程序 date 輸出系統(tǒng)日期和時間 cal 顯示本月的日歷。cal 2002 顯示2002年的日歷 clear 清除終端屏幕 history 顯示你以前執(zhí)行過的命令的列表

24、man 顯示實用程序的有用信息，并提供該實用程序的基本用法 echo 讀取參數(shù)并把它寫到輸出七、熟悉vim編輯器在編寫文本或計算機程序時，需要創(chuàng)建文件、插入新行、重新排列行、修改內容等，計算機文本編輯器就是用來完成這些工作的。Vim編輯器的兩種操作模式是命令模式和輸入模式（如圖2所示）。當vim處于命令模式時，可以輸入vim命令。例如，可以刪除文本并從vim中退出。在輸入模式下，vim將把用戶所輸入的任何內容都當作文本信息，并將它們顯示在屏幕上。vi的工作模式見圖2所示。插入、添加、打開、替換或更改命令模式輸入模式最后一行模式ESC冒號(：)回車圖2 vi編輯器下的模式命令模式在輸入模式下，按

25、ESC可切換到命令模式。命令模式下，可選用下列指令離開vi：命令作 用：q!離開vi，并放棄剛在緩沖區(qū)內編輯的內容：wq將緩沖區(qū)內的資料寫入當前文件中，并離開vi：ZZ同wq：x同wq：w將緩沖區(qū)內的資料寫入當前文件中，但并不離開vi：q離開vi，若文件被修改過，則要被要求確認是否放棄修改的內容，此指令可與：w配合使用命令模式下光標的移動 ：命 令作 用h或左箭頭左移一個字符J下移一個字符k上移一個字符l右移一個字符0移至該行的首$移至該行的末移至該行的第一個字符處H移至窗口的第一列M移至窗口中間那一列L移至窗口的最后一列G移至該文件的最后一列W, W下一個單詞 (W 忽略標點)b, B上一個

26、單詞 (B 忽略標點)+移至下一列的第一個字符處-移至上一列的第一個字符處(移至該句首)移至該句末移至該段首移至該段末nG移至該文件的第n列輸入模式輸入以下命令即可進入vi輸入模式：命 令作 用a(append) 在光標之后加入資料A 在該行之末加入資料i(insert)在光標之前加入資料I 在該行之首加入資料o(open)新增一行于該行之下，供輸入資料用O新增一行于該行之上，供輸入資料用Dd刪除當前光標所在行X刪除當前光標字符X刪除當前光標之前字符U撤消重做F查找s 替換,例如:將文件中的所有FOX換成duck,用:%s/FOX/duck/gESC離開輸入模式啟動vim命令：命令作用vim

27、filename從第一行開始編輯filename文件vim +filename從最后一行開始編輯filename文件vim -r filename在系統(tǒng)崩潰之后恢復filename文件vim -R filename以只讀方式編輯filename文件更多用法見 info vi。vim 下程序錄入過程：$ vim aaa.c 進入vim命令模式 i 進入輸入模式輸入 C源程序（或文本） ESC 回到命令模式 ZZ 保存文件并推出vim CAT aaa.c 顯示aaa.c 文件內容八、熟悉gcc編譯器GNU/Linux中通常使用的C編譯器是GNU gcc。編譯器把源程序編譯生成目標代碼的任務分為以下

28、4步： a. 預處理，把預處理命令掃描處理完畢； b. 編譯，把預處理后的結果編譯成匯編或者目標模塊； c. 匯編，把編譯出來的結果匯編成具體CPU上的目標代碼模塊； d. 連接，把多個目標代碼模塊連接生成一個大的目標模塊； 1使用語法：gcc option | filename . 其中 option 為 gcc 使用時的選項，而 filename 為 gcc要處理的文件。 2GCC選項 GCC的選項有很多類，這類選項控制著GCC程序的運行，以達到特定的編譯目的。 全局選項(OVERALL OPTIONS) 全局開關用來控制在“GCC功能介紹”中的GCC的4個步驟的運行，在缺省的情況下，這4

29、個步驟都是要執(zhí)行的，但是當給定一些全局開關后，這些步驟就會在 某一步停止執(zhí)行，這產生中間結果，例如可能你只是需要中間生成的預處理的結果或者是匯編文件(比如你的目的是為了看某個CPU上的匯編語言怎么寫)。 x language 對于源文件是用什么語言編寫的，可以通過文件名的后綴來標示，也可以用這開關。指定輸入文件是什么語言編寫的，language 可以是如下的內容 a. c b. objective-c c. c-header d. c+ e.cpp-output f.assembler g.assembler-with-cpp x none 把-x開關都給關掉了。 c 編譯成把源文件目標代碼，

30、不做連接的動作。 S 把源文件編譯成匯編代碼，不做匯編和連接的動作。 E 只把源文件進行預處理之后的結果輸出來。不做編譯，匯編，連接的動作。 o file (常用)指明輸出文件名是file。 v 把整個編譯過程的輸出信息都給打印出來。 pipe 由于gcc的工作分為好幾步才完成，所以需要在過程中生成臨時文件，使用-pipe就是用管道替換臨時文件。 語言相關選項(Language Options) 用來處理和語言相關的選項。 ansi 這個開關讓GCC編譯器把所有的GNU的編譯器特性都給關掉，讓你的程序可以和ansi標準兼容。 include file 在編譯之前，把file包含進去，相當于在所

31、有編譯的源文件最前面加入了一個#include 語句， C 同-E參數(shù)配合使用。讓預處理后的結果，把注釋保留，讓人能夠比較好讀它。 連接開關(Linker Options) 用來控制連接過程的開關選項。 llibrary 連接庫文件開關。例如-lugl，則是把程序同libugl.a文件進行連接。 lobjc 這個開關用在面向對象的C語言文件的庫文件處理中。 nostartfiles 在連接的時候不把系統(tǒng)相關的啟動代碼連接進來。 nostdlib 在連接的時候不把系統(tǒng)相關的啟動文件和系統(tǒng)相關的庫連接進來。 static 在一些系統(tǒng)上支持動態(tài)連接，這個開關則不允許動態(tài)連接。 shared 生成可共

32、享的被其他程序連接的目標模塊。 目錄相關開關(Directory Options) 用于定義與目錄操作相關的開關。 Ldir 搜尋庫文件(*.a)的路徑。 調試開關(Debugging Options) g 把調試開關打開，讓編譯的目標文件有調試信息。 V version 用來告訴編譯器使用它的多少版本的功能，version參數(shù)用來表示版本。 九、掌握Ubuntu下C程序編輯運行過程（重點）Ubuntu下編寫C程序要經(jīng)過以下幾個步驟：啟動常用的編輯器，鍵入C源程序代碼。例如，點擊應用程序/附件/文本編輯器，進入編輯環(huán)境，輸入C源程序，保存并命名為hello.c# include void ma

33、in(void)Printf(“Hello world!n”);編譯源程序點擊應用程序/附件/終端，進入命令行。用gcc編譯器對C源程序進行編譯，以生成一個可執(zhí)行文件。方法：gcc -o hello.out hello.c 運行可執(zhí)行文件 /hello.out 注：命令行中 -o選項表示要求編譯器輸出可執(zhí)行文件名為hello.out文件，hello.c是源程序文件。【實驗報告】1舉例列出常用的shell命令使用方法。2通過實例總結上機調試C語言程序的過程及此次上機的感想。實驗三 進程控制【實驗目的】1、掌握進程的概念，明確進程和程序的區(qū)別。2、認識和了解并發(fā)執(zhí)行的實質。3、分析進程爭用資源的現(xiàn)

34、象，學習解決進程互斥的方法?！緦嶒瀮热荨?、進程的創(chuàng)建 編寫一段程序，使用系統(tǒng)調用fork( )創(chuàng)建兩個子進程，在系統(tǒng)中有一個父進程和兩個子進程活動。讓每個進程在屏幕上顯示一個字符；父進程顯示字符“a”，子進程分別顯示字符“b” 和“c”。試觀察記錄屏幕上的顯示結果。 a父進程子進程圖1 內容一進程樹bc # include main() int p1, p2; while(p1=fork()= = -1); if(p1= =0) putchar(b); else while(p2=fork()= =-1); if(p2= =0) putchar(c); else putchar( a); 2

35、、 修改上述程序，在每個進程中顯示當前進程識別碼和父進程識別碼，再觀察記錄程序執(zhí)行時屏幕上出現(xiàn)結果，并分析原因。（必做題）3、編寫程序創(chuàng)建進程樹如圖2、3所示，在每個進程中顯示當前進程識別碼和父進程識別碼。（必做題）a父進程子進程圖2 進程樹bcda父進程子進程圖3 進程樹bcd【思考題】1、Linux系統(tǒng)是如何創(chuàng)建進程的？2、當前運行的程序（主進程）的父進程是什么？【實驗報告】1、列出調試通過程序的清單，分析運行結果。2、給出必要的程序設計思路和方法（或列出流程圖）。3、回答思考題。4、總結上機調試過程中所遇到的問題和解決方法及感想?！緦嶒炏嚓P資料】一、進程概念1進程 UNIX中，進程既是一

36、個獨立擁有資源的基本單位，又是一個獨立調度的基本單位。一個進程實體由若干個區(qū)（段）組成，包括程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、棧區(qū)、共享存儲區(qū)等。每個區(qū)又分為若干頁，每個進程配置有唯一的進程控制塊PCB，用于控制和管理進程。PCB的數(shù)據(jù)結構如下： 進程表項（Process Table Entry）。 包括一些最常用的核心數(shù)據(jù),如: 進程標識符PID、用戶標識符UID、進程狀態(tài)、事件描述符、進程和U區(qū)在內存或外存的地址、軟中斷信號、計時域、進程的大小、偏置值nice、指向就緒隊列中下一個PCB的指針P_Link、指向U區(qū)進程正文、數(shù)據(jù)及棧在內存區(qū)域的指針。 U區(qū)（U Area）。 用于存放進程表項的一些擴充信息。

37、每一個進程都有一個私用的U區(qū)，其中含有：進程表項指針、真正用戶標識符u-ruid(read user ID)、有效用戶標識符u-euid(effective user ID)、用戶文件描述符表、計時器、內部I/O參數(shù)、限制字段、差錯字段、返回值、信號處理數(shù)組。 由于UNIX系統(tǒng)采用段頁式存儲管理，為了把段的起始虛地址變換為段在系統(tǒng)中的物理地址，便于實現(xiàn)區(qū)的共享，所以還有： 系統(tǒng)區(qū)表項。 以存放各個段在物理存儲器中的位置等信息。系統(tǒng)把一個進程的虛地址空間劃分為若干個連續(xù)的邏輯區(qū)，有正文區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、棧區(qū)等。這些區(qū)是可被共享和保護的獨立實體，多個進程可共享一個區(qū)。為了對區(qū)進行管理，核心中設置一個系統(tǒng)

38、區(qū)表，各表項中記錄了以下有關描述活動區(qū)的信息：區(qū)的類型和大小、區(qū)的狀態(tài)、區(qū)在物理存儲器中的位置、引用計數(shù)、指向文件索引結點的指針。 進程區(qū)表 系統(tǒng)為每個進程配置了一張進程區(qū)表。表中，每一項記錄一個區(qū)的起始虛地址及指向系統(tǒng)區(qū)表中對應的區(qū)表項。核心通過查找進程區(qū)表和系統(tǒng)區(qū)表，便可將區(qū)的邏輯地址變換為物理地址。2 進程映像 UNIX系統(tǒng)中，進程是進程映像的執(zhí)行過程，也就是正在執(zhí)行的進程實體。它由三部分組成： 用戶級上、下文。主要成分是用戶程序； 寄存器上、下文。由CPU中的一些寄存器的內容組成，如PC，PSW，SP及通用寄存器等； 系統(tǒng)級上、下文。包括OS為管理進程所用的信息，有靜態(tài)和動態(tài)之分。3進

39、程樹 在UNIX系統(tǒng)中，只有0進程是在系統(tǒng)引導時被創(chuàng)建的，在系統(tǒng)初啟時由0進程創(chuàng)建1進程，以后0進程變成對換進程，1進程成為系統(tǒng)中的始祖進程。UNIX利用fork( )為每個終端創(chuàng)建一個子進程為用戶服務，如等待用戶登錄、執(zhí)行SHELL命令解釋程序等，每個終端進程又可利用fork( )來創(chuàng)建其子進程，從而形成一棵進程樹?？梢哉f，系統(tǒng)中除0進程外的所有進程都是用fork( )創(chuàng)建的。二、所涉及的中斷調用1、fork（ ） 創(chuàng)建一個新的子進程。其子進程會復制父進程的數(shù)據(jù)與堆?？臻g，并繼承父進程的用戶代碼、組代碼、環(huán)境變量、已打開的文件代碼、工作目錄和資源限制。系統(tǒng)調用格式： int fork()如果

40、Fork成功則在父進程會返回新建立的子進程代碼（PID），而在新建立的子進程中則返回0。如果fork失敗則直接返回-1。2、getpid()取得目前進程的識別碼，許多程序利用取到的此值來建立臨時文件，以避免臨時文件相同帶來的問題。系統(tǒng)調用格式： int getpid()例如：#include main() printf(“pid=%dn”,getpid();3、 getppid取得目前進程的父進程識別碼。系統(tǒng)調用格式： int getppid() 例如：#include void main() printf(“My parents pid=%dn”,getppid();實驗四 進程間通信 UN

41、IX/LINUX系統(tǒng)的進程間通信機構（IPC）允許在任意進程間大批量地交換數(shù)據(jù)。本實驗的目的是了解和熟悉LINUX支持的信號機制、管道機制、消息通信機制及共享存儲區(qū)機制。（一）信號機制實驗【實驗目的】1、了解什么是信號。2、熟悉LINUX系統(tǒng)中進程之間軟中斷通信的基本原理。【實驗內容】1、編寫一段程序，使用系統(tǒng)調用fork( )創(chuàng)建兩個子進程，再用系統(tǒng)調用signal( )讓父進 程捕捉鍵盤上來的中斷信號（即按ctrl+c鍵），當捕捉到中斷信號后，父進程用系統(tǒng)調用kill( )向兩個子進程發(fā)出信號，子進程捕捉到信號后，分別輸出下列信息后終止： Child process 1 is killed

42、 by parent!Child process 2 is killed by parent!父進程等待兩個子進程終止后，輸出以下信息后終止： Parent process is killed! #include#include#include#include#include#includeint wait_mark;void waiting(),stop();void main() int p1, p2;signal(SIGINT,stop);while(p1=fork()=-1);if(p10)/*在父進程中*/ while(p2=fork()= =-1); If(p20)/*在父進程中*

43、/ wait_mark=1; waiting(); kill(p1,10); kill(p2,12); wait( ); wait( ); printf(“parent process is killed!n”); exit(0); else/*在子進程2中*/ wait_mark=1;signal(12,stop);waiting();lockf(1,1,0);printf(“child process 2 is killed by parent!n”);lockf(1,0,0);exit(0); else/*在子進程1中*/ wait_mark=1; signal(10,stop); wa

44、iting(); lockf(1,1,0); printf(“child process 1 is killed by parent!n”); lockf(1,0,0); exit(0);void waiting() while(wait_mark!=0);void stop() wait_mark=0;實驗要求：、運行程序并分析結果。、該程序段前面部分用了兩個wait(0),為什么？、該程序段中每個進程退出時都用了語句exit(0),為什么？2、修改上面的程序，增加語句signal(SIGINT,SIG_IGN)，再觀察程序執(zhí)行時屏幕上出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析其原因。# include# incl

45、ude# include# include#include#includeint wait_mark;void stop();void waiting();int main() int p1, p2; signal(SIGINT,stop); signal(SIGINT,SIG_IGN); while(p1=fork()=-1); if(p10) while(p2=fork()=-1); if(p20) wait_mark=1; waiting(); kill(p1,10); kill(p2,12); wait(); wait(); printf(parent process is kille

46、d!n); exit(0); else wait_mark=1; signal(12,stop); signal(12,SIG_IGN); waiting(); lockf(1,1,0); printf(child process 2 is killed by parent!n); lockf(1,0,0); exit(0); else wait_mark=1; signal(10,stop); signal(10,SIG_IGN); waiting(); lockf(1,1,0); printf(child process 1 is killed by parent!n); lockf(1,0,0); exit(0); return 0; void wai