c语言2) 实现进程管理: a) 假设每个作业只创建一个进程,进程控制块pcb包含进程标

要实现进程管理，首先需要一个进程控制块（PCB）来管理进程相关的信息，包括进程标识、状态、优先级、指令指针等。每个作业创建一个进程时，就会分配一个独特的进程标识，用来识别和管理该进程。

进程的创建可以通过调用fork()函数来实现，通过复制父进程的 PCB 来创建子进程，并分配一个新的进程标识。而进程的销毁则可以通过调用exit()函数来实现，将该进程的 PCB 从进程表中移除，并释放相关资源。

在进程管理中，还需要考虑进程的调度和协作。调度可以通过设置进程的优先级来实现，可以通过调用nice()函数来动态地改变进程的优先级。而进程的协作可以通过使用信号来实现，可以向指定进程发送信号，并由接收进程来响应信号进行相应的处理。

除此之外，通过使用进程间通信机制，例如管道、共享内存、消息队列等，来实现不同进程之间的数据交换和共享。

总之，通过合理地设计和管理进程的 PCB，以及使用各种进程管理的函数和机制，可以很好地实现进程的创建、销毁、调度和协作，从而实现进程管理的功能。

相关问题

c语言实现完成单处理器系统中的进程调度，要求实现时间片轮转、优先数、最短进程优 先和最短剩余时间优先四种调度算法。实验具体包括：首先确定进程控制块的内容，进程控 制块的组成方式；然后完成进程创建原语和进程调度原语；最后编写主函数对所作工作进行 测试。 模拟程序只对你所设置的“虚拟 PCB”进行相应的调度模拟操作，即每发生“调度” 时，显示出当前运行进程的“进程标识符”、“优先数”、“剩余运行时间”等，而不需要对系 统中真正的 PCB 等数据进行修改。要求能够动态地随机生成新进程添加到就绪队列中。主要考虑三个问题：如何组织进程、如何创建进程和如何实现处理器调度。首先要设定进程控制块的内容。进程控制块 PCB 记录各个进程执 行时的情况。每个进程都要有一个唯一的标识符，用来标识进程的存在和区别于其他进程。可以用符号或编号实现，它必须是操作系统分配的。记录进程的基本情况，例如进程的状态、等待原因、进程程序存放位置、进程数据存放位置等等。实验中，因为进程没有数据和程序，仅使用模拟的进程控制块，所以这部分 内容仅包含进程状态。进程状态可假设只有就绪、运行、终止三种。现场信息记录各个寄存器的内容。管理信息记录进程管理和调度的信息。例如进程优先数、进程队列指针等

。以下是一个简单的实现，包括进程控制块的定义、进程创建和调度原语的实现以及四种调度算法的实现。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define MAX_PROCESS_NUM 10 // 最大进程数
#define TIME_SLICE 3 // 时间片长度

// 进程状态
enum ProcessState {
    READY,
    RUNNING,
    TERMINATED
};

// 进程控制块
struct PCB {
    int pid; // 进程标识符
    enum ProcessState state; // 进程状态
    int priority; // 进程优先级
    int arrival_time; // 进程到达时间
    int remaining_time; // 进程剩余执行时间
};

// 就绪队列
struct PCB *ready_queue[MAX_PROCESS_NUM];
int ready_queue_size = 0;

// 当前运行进程
struct PCB *running_process = NULL;

// 进程标识符计数器
int pid_counter = 0;

// 随机生成进程
void generate_process() {
    // 进程数量已达到最大值，不再生成新进程
    if (ready_queue_size == MAX_PROCESS_NUM) {
        return;
    }

    // 生成新的进程控制块
    struct PCB *process = (struct PCB *) malloc(sizeof(struct PCB));
    process->pid = pid_counter++;
    process->state = READY;
    process->priority = rand() % 5; // 随机生成优先级
    process->arrival_time = rand() % 10; // 随机生成到达时间
    process->remaining_time = rand() % 10 + 1; // 随机生成剩余执行时间

    // 将新进程加入就绪队列
    ready_queue[ready_queue_size++] = process;
}

// 时间片轮转调度算法
void schedule_round_robin() {
    // 当前没有运行进程，从就绪队列中选取一个进程开始执行
    if (running_process == NULL) {
        if (ready_queue_size > 0) {
            running_process = ready_queue[0];
            running_process->state = RUNNING;
            printf("Running process %d (priority %d, remaining time %d)\n",
                   running_process->pid, running_process->priority, running_process->remaining_time);
            ready_queue_size--;
            for (int i = 0; i < ready_queue_size; i++) {
                ready_queue[i] = ready_queue[i + 1];
            }
            ready_queue[ready_queue_size] = NULL;
        }
    }
    // 当前有运行进程，时间片到期，将其放回就绪队列尾部
    else {
        running_process->remaining_time -= TIME_SLICE;
        if (running_process->remaining_time <= 0) {
            running_process->state = TERMINATED;
            printf("Terminating process %d\n", running_process->pid);
            free(running_process);
            running_process = NULL;
        }
        else {
            running_process->state = READY;
            printf("Putting process %d back to ready queue (priority %d, remaining time %d)\n",
                   running_process->pid, running_process->priority, running_process->remaining_time);
            ready_queue[ready_queue_size++] = running_process;
            running_process = NULL;
        }
    }
}

// 优先数调度算法
void schedule_priority() {
    // 从就绪队列中选取优先级最高的进程开始执行
    int highest_priority = -1;
    int highest_priority_index = -1;
    for (int i = 0; i < ready_queue_size; i++) {
        if (ready_queue[i]->priority > highest_priority) {
            highest_priority = ready_queue[i]->priority;
            highest_priority_index = i;
        }
    }
    if (highest_priority_index != -1) {
        running_process = ready_queue[highest_priority_index];
        running_process->state = RUNNING;
        printf("Running process %d (priority %d, remaining time %d)\n",
               running_process->pid, running_process->priority, running_process->remaining_time);
        ready_queue_size--;
        for (int i = highest_priority_index; i < ready_queue_size; i++) {
            ready_queue[i] = ready_queue[i + 1];
        }
        ready_queue[ready_queue_size] = NULL;
    }
}

// 最短进程优先调度算法
void schedule_shortest_job_first() {
    // 从就绪队列中选取需要执行时间最短的进程开始执行
    int shortest_time = 100000;
    int shortest_time_index = -1;
    for (int i = 0; i < ready_queue_size; i++) {
        if (ready_queue[i]->remaining_time < shortest_time) {
            shortest_time = ready_queue[i]->remaining_time;
            shortest_time_index = i;
        }
    }
    if (shortest_time_index != -1) {
        running_process = ready_queue[shortest_time_index];
        running_process->state = RUNNING;
        printf("Running process %d (priority %d, remaining time %d)\n",
               running_process->pid, running_process->priority, running_process->remaining_time);
        ready_queue_size--;
        for (int i = shortest_time_index; i < ready_queue_size; i++) {
            ready_queue[i] = ready_queue[i + 1];
        }
        ready_queue[ready_queue_size] = NULL;
    }
}

// 最短剩余时间优先调度算法
void schedule_shortest_remaining_time_first() {
    // 从就绪队列中选取需要执行时间最短的进程开始执行
    int shortest_time = 100000;
    int shortest_time_index = -1;
    for (int i = 0; i < ready_queue_size; i++) {
        if (ready_queue[i]->remaining_time < shortest_time) {
            shortest_time = ready_queue[i]->remaining_time;
            shortest_time_index = i;
        }
    }
    if (shortest_time_index != -1) {
        // 如果当前没有运行进程，或者运行进程的剩余执行时间比被选中的进程剩余执行时间多，
        // 则将被选中的进程作为当前运行进程，否则将其放回就绪队列尾部
        if (running_process == NULL || running_process->remaining_time > shortest_time) {
            if (running_process != NULL) {
                running_process->state = READY;
                printf("Putting process %d back to ready queue (priority %d, remaining time %d)\n",
                       running_process->pid, running_process->priority, running_process->remaining_time);
                ready_queue[ready_queue_size++] = running_process;
            }
            running_process = ready_queue[shortest_time_index];
            running_process->state = RUNNING;
            printf("Running process %d (priority %d, remaining time %d)\n",
                   running_process->pid, running_process->priority, running_process->remaining_time);
            ready_queue_size--;
            for (int i = shortest_time_index; i < ready_queue_size; i++) {
                ready_queue[i] = ready_queue[i + 1];
            }
            ready_queue[ready_queue_size] = NULL;
        }
    }
}

// 主函数
int main() {
    srand(time(NULL));

    // 生成初始进程
    for (int i = 0; i < MAX_PROCESS_NUM / 2; i++) {
        generate_process();
    }

    // 模拟进程调度
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        printf("Time %d:\n", i);

        // 随机生成新进程
        if (rand() % 2 == 0) {
            generate_process();
        }

        // 执行调度算法
        //schedule_round_robin();
        //schedule_priority();
        //schedule_shortest_job_first();
        schedule_shortest_remaining_time_first();
    }

    return 0;
}

注意，这个实现仅是一个简单的示例，实际的操作系统中还需要考虑更多的因素，例如进程间的同步与通信、内存管理、文件系统等等。

写出时间片轮转调度算法的C语言代码，具体要求如下： 1.数据结构设计 PCB结构： name 进程名 round 进程轮转时间片 cputime 进程占用的CPU时间 needtime 进程到完成还要的时间 state 进程状态（假设状态为Ready、Run、Finish） next

这是一个简单的时间片轮转调度算法的C语言代码实现，代码中使用了链表来存储进程控制块（PCB）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define MAX_NAME_LENGTH 20
#define TIME_SLICE 2

// 进程状态定义
typedef enum {Ready, Run, Finish} State;

// 进程控制块（PCB）结构体
typedef struct pcb {
    char name[MAX_NAME_LENGTH];
    int round;
    int cputime;
    int needtime;
    State state;
    struct pcb *next;
} PCB;

// 初始化进程控制块
void init_pcb(PCB *pcb, char *name, int round, int needtime) {
    strcpy(pcb->name, name);
    pcb->round = round;
    pcb->cputime = 0;
    pcb->needtime = needtime;
    pcb->state = Ready;
    pcb->next = NULL;
}

// 插入进程控制块到链表尾部
void insert_pcb(PCB **head, PCB *pcb) {
    if (*head == NULL) {
        *head = pcb;
    } else {
        PCB *p = *head;
        while (p->next != NULL) {
            p = p->next;
        }
        p->next = pcb;
    }
}

// 从链表中删除进程控制块
void delete_pcb(PCB **head, PCB *pcb) {
    if (*head == NULL) {
        return;
    }
    if (*head == pcb) {
        *head = pcb->next;
    } else {
        PCB *p = *head;
        while (p->next != NULL && p->next != pcb) {
            p = p->next;
        }
        if (p->next == pcb) {
            p->next = pcb->next;
        }
    }
}

// 时间片轮转调度算法
void round_robin_scheduling(PCB **head) {
    if (*head == NULL) {
        return;
    }
    PCB *p = *head;
    while (p != NULL) {
        if (p->state == Run) {
            p->cputime += TIME_SLICE;
            p->needtime -= TIME_SLICE;
            if (p->needtime <= 0) {
                p->state = Finish;
                printf("Process %s finished.\n", p->name);
            }
            else if (p->cputime >= p->round) {
                p->state = Ready;
                p->cputime = 0;
                printf("Process %s time slice ended.\n", p->name);
            }
            break;
        }
        p = p->next;
    }
    if (p == NULL) {
        p = *head;
    } else {
        p = p->next;
    }
    while (p != *head) {
        if (p->state == Ready) {
            p->state = Run;
            printf("Process %s is running.\n", p->name);
            break;
        }
        p = p->next;
    }
    if (p == *head && p->state != Run) {
        printf("No process to run.\n");
    }
}

// 打印进程状态
void print_state(PCB *pcb) {
    switch (pcb->state) {
        case Ready:
            printf("Ready");
            break;
        case Run:
            printf("Run");
            break;
        case Finish:
            printf("Finish");
            break;
    }
}

// 打印所有进程状态
void print_all_state(PCB *head) {
    PCB *p = head;
    while (p != NULL) {
        printf("Process %s, round %d, cputime %d, needtime %d, state ", p->name, p->round, p->cputime, p->needtime);
        print_state(p);
        printf("\n");
        p = p->next;
    }
}

int main() {
    PCB *head = NULL;
    PCB *p1 = (PCB *)malloc(sizeof(PCB));
    init_pcb(p1, "Process1", 4, 10);
    insert_pcb(&head, p1);
    PCB *p2 = (PCB *)malloc(sizeof(PCB));
    init_pcb(p2, "Process2", 2, 8);
    insert_pcb(&head, p2);
    PCB *p3 = (PCB *)malloc(sizeof(PCB));
    init_pcb(p3, "Process3", 3, 6);
    insert_pcb(&head, p3);
    print_all_state(head);
    printf("\n");
    while(head != NULL) {
        round_robin_scheduling(&head);
        print_all_state(head);
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

这段代码实现了一个包含三个进程的时间片轮转调度算法。在运行时，程序会输出每个进程的状态，包括进程名、轮转时间片、已占用的CPU时间、剩余需要的CPU时间和状态（Ready、Run、Finish）。每次调度后，程序会输出当前正在运行的进程名和所有进程的状态。如果没有进程可以运行了，则输出“No process to run.”。