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操作系统实验报告材料31869

'操作系统实验报告材料31869'
标准文档操作系统课程设计实验报告 2015 年 1 月 9 日 成绩: 姓名沈XX夏XX江XX学号130558051305580713055816班级13052314专业计算机科学与技术课程名称操作系统课程设计任课老师赵伟华指导老师赵伟华实验序号1实验名称进程调度管理实验时间15年10月实验地点1教南1楼一、题目说明(1)用C语言完成线程的创建和撤消,并按先来先服务方式对多个线程进行调度。(2)将线程调度算法修改为时间片轮转算法,实现时间片轮转调度。(也可以结合优先权,实现优先权加时间片轮转算法的线程调度。)(3)改变时间片的大小,观察结果的变化。思考:为什么时间片不能太小或太大。(4)假设两个线程共用同一软件资源(如某一变量,或某一数据结构),请用记录型信号量来实现对它的互斥访问。(5)假设有两个线程共享一个可存放5个整数的缓冲,其中一个线程不停地计算1至50的平方,并将结果放入缓冲中,另一个线程不断地从缓冲中取出结果,并将它们打印出来,请用记录型信号量实现这一生产者和消费者的同步问题。(6)实现消息缓冲通信,并与4、5中的简单通信进行比较。(7)思考:在线程间进行消息缓冲通信时,若对消息队列的访问没有满足互斥要求,情况将会怎样?二、设计方案(系统框架)该程序主要是分5大块内容:(1)线程的创建和撤销,(2)线程的调度,(3)线程的同步与互斥,(4)线程的阻塞与唤醒,(5)利用消息缓冲队列的线程间的通信。由这五大块功能来完成的基于DOS的多任务系统的实现。在这个系统中,首先先由main函数进行一些初始化工作,然后直接创建0#线程对应于main函数,再由0#线程调用create创建1#,2#线程分别对应与函数f1(),f2(),最后将系统的中断服务程序设置为new_int8,并把控制交给1#线程,启动多个线程的并发执行。 0#线程是一个比较特殊的线程,它在创建的时候没有使用create来创建,而是在系统初始化后直接创建的,因它对应的程序段为main函数中的一段,所以也直接使用整个系统的堆栈,而不再创建时为私有堆栈分配额外的空间;同样,撤销的时也不需要释放私有堆栈的空间,所以也没有over()函数而是直接撤销,从这方面来看,它是一个系统线程。此外,在启动多个线程并发执行过程后,0#线程将系统控制权转交出去,直至系统中其他进程都不具备执行条件时,它才有可能重新得到CPU,从这方面看,0#线程相当于是一个空转线程,最后,0#线程还担负着一个特别的使命:等待系统中所有其他的线程的完成,此时,它将直接撤销自己并恢复原来的时钟中断服务程序,从此终止整个多任务系统。三、程序流程图四、实验结果(程序截图)主界面先进先出效果实现线程的并发执行,可设置时间片大小 实现线程对同一资源的互斥访问实现生产者和消费者同步问题 实现消息缓冲通信 五、思考与探索(1) 为什么时间片不能太小或太大答:设置过长的时间片会导致结果和进程在一个时间片内完成任务,从而先进先出算法的效果一样,失去时间片的意,义。设置过短会导致进程切换频繁,CPU的效率降低(2) 引起调度的原因有哪些?答:引起CPU调度的主要原因有:时间片到时、 线程执行完毕或正在执行的线程因等待某事件发生而不能继续执行。(3) 处理中断时控制转移情况 答:当中断发生时,系统首先将标志寄存器Flags的值压入堆栈,然后将装有被中断程序下一条指令地址的CS和IP寄存器的内容也分别压入堆栈,再从中断向量中获取中断服务程序的入口地址并将它们装入CS和IP寄存器,这样,控制就从被中断的程序转向中断服务程序。中断返回时,系统自动从栈顶弹出返址1的偏移、返址1的段址和Flags并送到IP、CS和Flags寄存器中,CPU就开始继续从断点处执行被中断程序。(4) 为什么创建的时候,线程的DS和ES都是一样的答:因为线程共用进程的数据段。(5) 函数调度时控制转移情况答:在执行函数调用指令时,系统会自动地先将主调函数的下一条指令的地址(在CS:IP中)压入堆栈,然后把被调函数的入口地址装入CS和IP 寄存器(段内函数调用只需压入和装配IP),控制就从主调函数转向被调函数;当执行函数返回指令时,系统将当前堆栈的栈顶的两个字(主调函数下一条指令的地址)弹出并送到IP和CS中(段内函数返回只需弹出一个字送到IP中),控制就从被调函数返回到主调函数。(6) new_int8(void)函数的作用,以及怎样让它自动地定期地运行答:该函数要完成的主要工作包括:首先执行老的时钟中断处理程序的功能;然后判断当前线程的时间片是否到了,如果到了,且DOS不忙,则保存当前线程的运行环境,重新选择一个新的就绪线程,恢复其运行现场,使其在CPU上参加运行。由于该函数必须是自动地定期地运行,所以我们通过截取时钟中断(int 08)来完成。在PC机上,有一个定时器,每当它发一个时钟信号时(一般情况下,它每秒发出18.2个信号,除非是对产生该中断的定时器芯片重新编程),系统就进入时钟中断处理程序(INT 8)来完成系统计时、调用INT 1CH、关闭磁盘马达等工作。 实验序号2实验名称linux进程管理实验时间15年12月实验地点1教南1楼一、题目说明1. 熟悉linux的命令接口。2. 通过对linux进程控制的相关系统调用的编程应用,进一步加深对进程概念的理解,明确进程和程序的联系和区别,理解进程并发执行的具体含义。3. 通过Linux管道通信机制、消息队列通信机制、共享内存通信机制的使用,加深对不同类型的进程通信方式的理解。4. 通过对linux的Posix 信号量的应用,加深对信号量同步机制的理解。二、设计方案(系统框架)1. Shell部分要求:编写三个不同的程序 cmd1.c, cmd2.c, cmd3.c,每个程序输出一句话,分别编译成可执行文件 cmd1, cmd2, cmd3。然后再编写一个程序,模拟 shell 程序的功能,能根据用户输入的字符串(表示相应的命令名),去为相应的命令创建子进程并让它去执行相应的程序,而父进程则等待子进程结束,然后再等待接收下一条命令。如果接收到的命令为 exit,则父进程结束;如果接收到的命令是无效命令,则显示“ Command not found”,继续等待。新建三个不同的程序cmd1,cmd2,cmd3然后编译成可执行文件cmd1,cmd2,cmd3之后编写程序my_shell.c 通过读取shell命令调用在使用if else语句判断识别并分别通过fork()创建子线程,子线程中采用execl(const char *path,cons
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