【正文】 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 需求分析 在系統(tǒng)的可行性分析階段，已經(jīng)證明了系統(tǒng)開發(fā)平臺和系統(tǒng)本身的可行性。所以該系統(tǒng)在法律上是可行的。 操作可行性 本系統(tǒng)在操作難易程度上并不復(fù)雜 ，可以說相當(dāng)簡單。 因為本系統(tǒng)沒有了平臺的限制，所以系統(tǒng)的獨立性很高，與其他的系統(tǒng)相比，前期投入的資金和精力較少，讓開發(fā)變得簡單。這兩個軟件在微軟的官方網(wǎng)站能夠下載到免費的試用版本。這兩種語言均為 時下最流行的 高級程序設(shè)計語言 之一 。用最小的代價，最短的時間，確定操作系統(tǒng)進(jìn)程管理演示系統(tǒng)的目標(biāo)和規(guī)模是否可行 ， 是否能解決問題。 系統(tǒng) 的特點要求操作界面清晰美觀。 （ 2）進(jìn)程調(diào)度模塊：需要實現(xiàn)先來先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先 、 高響應(yīng)比調(diào)度算法。目前在高校教學(xué)中往往采用 ppt，視頻， flash 等手段來增加授課效果 ， 使教學(xué)過程更加生動形象 ， 但這些并不能完全滿足于日常教學(xué) ， 這在操作系統(tǒng)這門學(xué)科中尤為突出。老師使用相當(dāng)普及。從而增加教學(xué)的質(zhì)量，減少學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力?，F(xiàn)如今的課堂教學(xué)相較以前，變得更加 “ 形象 ” 。 cocos code ide Design of Operating System Process Management Demonstration System Author: xxxx Instructor: xxxx Abstract In practical teaching operating system hard to use PPT to visually demonstrate the principle of process management section. Therefore, development of teaching management system to support operating system an operating system process when necessary. The system uses Microsoft Visual Studio 2020 and Cocos code IDE piler, and LUA languages in c as the development tool, the main achievement of the process control, process scheduling, interprocess munication, process synchronization, deadlock avoidance of five modules of functionality. This system has visibility, simple, intuitive, convenient for the teacher teaching, easily understood student and so on. Keywords: Operating system； C。 本系統(tǒng)具有可視性，簡單，直觀，便于老師教學(xué)，易于學(xué)生理解等優(yōu)勢。 防 災(zāi) 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目 操作系統(tǒng) 進(jìn)程管理演示系統(tǒng) 的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 系 別 災(zāi)害信息工程 專 業(yè) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級 開題時間 答辯時間 指導(dǎo)教師 職 稱 操作系統(tǒng)進(jìn)程管理演示系統(tǒng) 的設(shè)計 作 者 ： xxxxx 指導(dǎo)教師 ： xxxxx 摘 要 操作系統(tǒng)的實際教學(xué)中很難用 ppt 等來直觀可視化地演示進(jìn)程管理各部分的工作原理。 關(guān)鍵詞： 操作系統(tǒng) 。 lua。隨著教學(xué)理念的改變，以前傳統(tǒng)教學(xué)模式中， “ 知識加工 ” 和 “ 問題解決 ” 的思考過程等不可見的環(huán)節(jié)已經(jīng)被改變。其中，針對教學(xué)內(nèi)容制作的教學(xué)輔助演示系統(tǒng)，更是能幫助老師和學(xué)生的一種方法。在國內(nèi)，這種專門針對教學(xué)內(nèi)容的輔助演示系統(tǒng)還不是特別多。所以開發(fā)一個操作系統(tǒng)進(jìn)程管理演示系統(tǒng)來輔助操作系統(tǒng)教學(xué)是很有必要的。 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 （ 3）進(jìn)程同步模塊：生產(chǎn)者 消費者問題，哲學(xué)家進(jìn)餐問題。使用者操作起來簡單，容易上手。 技術(shù)可行性 本系統(tǒng)選擇的編譯語言是 c和 lua。擁有編譯簡單，方便，可靠，安全，可移植性，靈活等優(yōu)點。而編譯語言也是開放的。能用較小的成本，達(dá)到預(yù)期中的要求。操作界面簡潔明了，附有專門的使用說明，使用者能輕松上手，無需專門訓(xùn)練了解。 綜上所述， 操作系統(tǒng)進(jìn)程管理演示系統(tǒng) 在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、使用、法律 4 個方面均為可行。接下來為了明確系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)，我將對系統(tǒng)進(jìn) 行需求分析。 操作系統(tǒng)的實際教學(xué)中很難用 ppt 等來直觀可視化地演示進(jìn)程管理各部分的工作原理 。 (2) 可維護(hù) 性：使用者對系統(tǒng)的功能可以清晰的了解，并簡單的使用該系統(tǒng)。 防止使用人信息泄露。具體來說 ,本系統(tǒng)將會實現(xiàn)以下目標(biāo)： （ 1）進(jìn)程控制模塊：進(jìn)程的創(chuàng)建（可以分為自動創(chuàng)建、手動創(chuàng)建）、進(jìn)程的撤銷、進(jìn)程狀態(tài)的變化、進(jìn)程間的祖先關(guān)系、進(jìn)程對各類資源的使用情況等。 （ 5）死鎖避免模塊：實現(xiàn)銀行家算法，能夠計算銀行家算法。 這正是創(chuàng)造者們對它的期望 ， 希望它 成為一門簡單，美妙 ，有趣不乏味的編程語言。 Lua 語言發(fā)展到今天 ， 已經(jīng)更新了多個版本 ， 版本一直遵循著開源的傳統(tǒng)原則 ， 方便了廣大的程序員 。 配合 著相應(yīng)的游戲 引擎 ， 實現(xiàn)所需要的命令 。很多應(yīng)用程序使用 Lua 作為自己的嵌入式腳本語言，以此來實現(xiàn)可配置性、可擴(kuò)展性。 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 Visual Studio 是 時下 最流行的 基于 Windows 平臺的 集成開發(fā)環(huán)境 。它的功能是創(chuàng)建一個新的進(jìn)程， 當(dāng)一個進(jìn)程完成工作后將其 停止。 生產(chǎn)者 消費者問題 簡介 生產(chǎn)者 消費者 問題 [8] (producerconsumer)屬于進(jìn)程同步問題 。生產(chǎn)者進(jìn)程會將它生產(chǎn)的產(chǎn)品放入其中一個緩沖區(qū)中 。 因為 如果 緩沖區(qū) 是空的 ， 那么消費者進(jìn)程是無法從中取得產(chǎn)品的 ； 同時 如果緩沖區(qū)滿了 ， 那么生產(chǎn)者進(jìn)程也無法向其中投放產(chǎn)品 。 他們兩兩之間都有一支筷 子 ， 當(dāng)他們拿起身邊的兩支筷子時 ， 他們就可以吃飯了 。一個數(shù)據(jù)文件或者記錄，可以被多個進(jìn)程共享。 死鎖問題 簡介 死鎖 [11]（ Deadlock）是指 當(dāng)有 多個進(jìn)程 同時 在運行 時，進(jìn)程之間會進(jìn)行資源的爭奪，呈現(xiàn)分庭對峙的情形。當(dāng)進(jìn)程所需要的資源量超出了系統(tǒng)所提供的資源量，就 會引起 進(jìn)程爭奪資源 ， 產(chǎn)生死鎖。它的作用是監(jiān)測資源的數(shù)量，從而得出結(jié)論是否會產(chǎn)生死鎖 。為了保證本系統(tǒng)能夠流暢的目標(biāo)硬件上可靠，效率的運行，最好保證該系統(tǒng)運行的環(huán)境為如下條件： 操作系統(tǒng)： Windows XP/7/8； 內(nèi)存： 1G 以上； 硬盤： 20G 以上； 編譯器： Microsoft Visual Studio 2020 以上版本； cocos code ide； 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 3 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 系統(tǒng)功能描述 需要實現(xiàn)的功能如下： （ 1）進(jìn)程控制模塊： 可以是實現(xiàn)進(jìn)程的創(chuàng)建（進(jìn)程名，申請 I/O 數(shù)量，父進(jìn)程， 執(zhí)行時間，申請內(nèi)存大?。?進(jìn)程的創(chuàng)建 隊列顯示 、進(jìn)程狀態(tài)的 顯示（活動就緒，靜止就緒，活動阻塞，靜止阻塞，執(zhí)行隊列） 、 進(jìn)程狀態(tài)之間的互相轉(zhuǎn)換 、進(jìn)程對各類資源的使用情況等。例如 :生產(chǎn)者 消費者問題，分別制作一個生產(chǎn)池，緩沖池，消費池，將進(jìn)程用產(chǎn)品圖片代替，通過圖片的增減來體現(xiàn)問題的實質(zhì)。 （ 5）死 鎖避免模塊：實現(xiàn)銀行家算法，通過已知的信息，做到判斷是否會產(chǎn)生死鎖，如果不會產(chǎn)生死鎖，顯示資源的分配情況。 ① 實現(xiàn)進(jìn)程的創(chuàng)建，進(jìn)程的內(nèi)容包括進(jìn)程名，申請 I/O 數(shù)量，父進(jìn)程，執(zhí)行時間，申請內(nèi)存大小等 ② 創(chuàng)建的進(jìn)程會在數(shù)據(jù)表中顯示出來。 （ 2）進(jìn)程調(diào)度模塊 進(jìn)程調(diào)度模塊，是為了讓學(xué)生知道幾種調(diào)度算法的計算方式。 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 ① 生產(chǎn)者 消費者問題，分別制作一個 生產(chǎn)區(qū) ， 緩沖區(qū) ， 消費區(qū) ，將進(jìn)程用產(chǎn)品圖片代替，通過圖片的增減來體現(xiàn)問題的實質(zhì)。用相應(yīng)的可視化界面展示，能夠簡單是說明三者的不同通信方式。當(dāng)共享池為空時，接收池?zé)o法接收信息。 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 4 系統(tǒng)詳細(xì) 設(shè)計 前文已經(jīng)分別 介紹了系統(tǒng)的需求分析和系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 。 用戶可以通過系統(tǒng)主界面進(jìn)入相應(yīng)的模塊 進(jìn)行操作 。 label 的作用是用來制作系統(tǒng)的標(biāo)題和相關(guān)文字說明 。 ()。//結(jié)束當(dāng)前的程序 系統(tǒng)說明界面 系統(tǒng)說明界面是為了向使用者說明系統(tǒng)的制作原因和制作目標(biāo) 。 label 的作用是用來制作界面的標(biāo)題。并對系統(tǒng)的操作方法進(jìn)行講解，讓使用者能夠正確使用系統(tǒng)。 listbox是用來用來顯示幫助的具體內(nèi)容。點擊相應(yīng)的 按鈕 進(jìn)入相應(yīng)的 接口 模塊 。 //這里是新窗口打開后，將前一個窗口關(guān)閉。 ③ 進(jìn)程 處于的活動就緒，靜止就緒，活動阻塞，靜止阻塞，執(zhí)行隊列狀態(tài)會顯示。 button 的作用是啟動各個功能的按鈕； tabcontrol 是起到菜單選擇的作用； textbox 的作用是數(shù)據(jù)的填寫和錄入； label 的作用是 進(jìn)行 相關(guān)控件的說明 ；timer 的作用是起到時間間隔觸 發(fā)時間； listview 作用是各種表單的顯示； radiobutton 的作用是起到選擇選項； groupbox 的作用是給特定的內(nèi)容加上標(biāo)題框。 = 3。 } occupyCPU()。 count = 0。 = 內(nèi)存利用率： + ((()totalMem) / () * 100) + %。 //估計所需執(zhí)行時間 public int wait_time。 //還需要執(zhí)行的時間 public int zhuangtai。 //處于哪個就緒狀態(tài) 1,2,3 public Process(string namePro, int need_CPU) { = namePro。 = need_printerPro。 進(jìn)程調(diào)度 模塊 界面如圖 、 所示： 圖 進(jìn)程調(diào)度界面 圖 進(jìn)程調(diào)度界面 這個模塊 使用的控件有 三 種 ： button、 bobox、 textbox。 = 當(dāng)前時間： +()+s。 else if (which == 2) SPT()。 ① 生產(chǎn)者 消費者問題，分別制作一個 生產(chǎn)區(qū) ， 緩沖區(qū) ， 消費區(qū) ，將進(jìn)程用產(chǎn)品圖 片防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 代替，通過圖片的增減來體現(xiàn)問題的實質(zhì)。 ① 管道通信，在傳遞信息時，用水通過管道的動畫形式顯示信息的傳送。 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 進(jìn)程調(diào)度界面如圖 、 所 示： 圖 進(jìn)程通信界面 圖 進(jìn)程通信界面 這個模 塊 使用的控件有 三 種 ： button、 picturebox、 textbox。 = + 4。 死鎖避免界面如圖 示： 圖 死鎖避免界面 這個模塊 使用的控件有 三 種 ： button、 textbox、 bobox。 //行 for (int i = 1。 //在表的對象的行里添加此行 } (er)。 盡可能的發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤 ， 加以修正 ， 從而完 善程序 ， 是程序生產(chǎn)中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。根據(jù) 程序 的 需求分析和設(shè)計規(guī)格 設(shè)計 測試 的用例 ，從程序的輸入和輸出 的 結(jié)果 測試 程序 是否滿足 原本 所需要的功能 。 結(jié)論：測試成功 進(jìn)程停滯時，哲學(xué)家思考狀態(tài)中，如圖 ： 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 圖 哲學(xué)家思考中 進(jìn)程運行，哲學(xué)家進(jìn)餐中 ,如圖 ： 圖 哲學(xué)家進(jìn)餐中 測試結(jié)果 ：哲學(xué)家能夠正確的思考和進(jìn)餐。 教師通過本系統(tǒng)的演示，能更加直觀地的進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)，讓學(xué)生能夠更好的理解操作系統(tǒng)中那些抽象難懂的概念，較深入地理解 操作系統(tǒng)進(jìn)程管理方面的知識。 由于時間倉促 和 開發(fā)經(jīng)驗的缺乏 ，本系統(tǒng)的功能實現(xiàn) 還有 許多 不完善的地方 ， 以 及暫時無法解決的 bug， 系統(tǒng)界面過于簡單。這期間我經(jīng)歷了許多困難，