北科大操作系统实验报告

操作系统实验报告学院：计算机与通信工程学院专业：计算机与科学技术班级：学号：姓名：指导教师：王成耀成绩：2015年1月4日1实验一线程的状态和转换（5分）1实验目的和要求目的：熟悉线程的状态及其转换，理解线程状态转换与线程调度的关系。要求：（1）跟踪调试EOS线程在各种状态间的转换过程，分析EOS中线程状态及其转换的相关源代码；（2）修改EOS的源代码，为线程增加挂起状态。2完成的实验内容2.1EOS线程状态转换过程的跟踪与源代码分析（分析EOS中线程状态及其转换的核心源代码，说明EOS定义的线程状态以及状态转换的实现方法；给出在本部分实验过程中完成的主要工作，包括调试、跟踪与思考等）//使Zero状态或者运行状态的线程转入就绪状态VOIDPspReadyThread(PTHREADThread){ASSERT(NULL!=Thread);ASSERT(Zero==Thread-State||Running==Thread-State);//将线程插入其优先级对应的就绪队列的队尾，并设置就绪位图中对应的位。//最后将线程的状态修改为就绪状态。ListInsertTail(&PspReadyListHeads[Thread-Priority],&Thread-StateListEntry);BIT_SET(PspReadyBitmap,Thread-Priority);Thread-State=Ready;}//取消线程的就绪状态，使线程转入Zero状态VOIDPspUnreadyThread(PTHREADThread){ASSERT(NULL!=Thread&&Ready==Thread-State);//将线程从所在的就绪队列中取出，如果线程优先级对应的就绪队列变为空，//则清除就绪位图中对应的位。ListRemoveEntry(&Thread-StateListEntry);if(ListIsEmpty(&PspReadyListHeads[Thread-Priority])){BIT_CLEAR(PspReadyBitmap,Thread-Priority);2}Thread-State=Zero;}//使处于等待状态的线程脱离等待队列并转入Zero状态VOIDPspUnwaitThread(INPTHREADThread){ASSERT(Waiting==Thread-State);//将线程从所在等待队列中移除并修改状态码为Zero。ListRemoveEntry(&Thread-StateListEntry);Thread-State=Zero;//如果线程注册了等待计时器，则注销等待计时器。if(STATUS_TIMEOUT==Thread-WaitStatus){KeUnregisterTimer(&Thread-WaitTimer);}}2.2为线程增加挂起状态的实现（给出实现方法的简要描述、源代码、测试和结果等）{STATUSStatus;BOOLIntState;THREADThread;//根据线程句柄获得线程对象的指针Status=ObRefObjectByHandle(hThread,sThreadTye,(VOID*)&Thread);if(EOS_SUCCESS(Status)){IntState=KeEnableInterruts(FALSE);//关中断if(Zero==Thread-State){ListRemoveEntry(&Thread-StateListEntry);sReadyThread(Thread);sThreadSchedule();Status=STATUS_SUCCESS;}else{Status=STATUS_NOT_SUORTED;}KeEnableInterruts(IntState);//开中断ObDerefObject(Thread);}3returnStatus;}43其他需要说明的问题//线程调度VOIDPspThreadSchedule(VOID){ULONGHighestPriority;//注意，如果当前正在处理中断（中断嵌套深度不为0）则什么也不做，//因为在中断返回时系统会自动执行线程调度。if(KeGetIntNesting()==0){if(Running!=PspCurrentThread-State){//当前线程已经处于非运行状态，执行线程调度。KeThreadSchedule();}elseif(0!=PspReadyBitmap){//扫描就绪位图，如果存在比当前线程优先级高的就绪线程则执行线程调度。BitScanReverse(&HighestPriority,PspReadyBitmap);if(HighestPriorityPspCurrentThread-Priority)KeThreadSchedule();}}}5实验二进程的同步（7分）1实验目的和要求目的：理解进程同步的原理和意义，掌握信号量的实现方法和应用。要求：（1）使用EOS的信号量，实现生产者-消费者问题；（2）跟踪调试EOS信号量的工作过程，分析EOS信号量实现的源代码；（3）修改EOS信号量的实现代码，使之支持等待超时唤醒和批量释放功能。2完成的实验内容2.1使用EOS的信号量实现生产者-消费者问题（简要说明使用EOS的信号量解决生产者-消费者问题的实现方法；给出在本部分实验过程中完成的主要工作，包括调试、跟踪、测试与思考等）//创建生产者线程。//ProducerHandle=CreateThread(0,//默认堆栈大小Producer,//线程函数入口地址NULL,//线程函数参数0,//创建标志NULL);//线程IDif(NULL==ProducerHandle){return4;}//创建消费者线程。ConsumerHandle=CreateThread(0,Consumer,NULL,0,NULL);if(NULL==ConsumerHandle){return5;}//生产者线程函数。ULONGProducer(PVOIDParam){inti;intInIndex=0;for(i=0;iPRODUCT_COUNT;i++){WaitForSingleObject(EmptySemaphoreHandle,INFINITE);6WaitForSingleObject(MutexHandle,INFINITE);printf(Producea%d\n,i);Buffer[InIndex]=i;InIndex=(InIndex+1)%BUFFER_SIZE;ReleaseMutex(MutexHandle);ReleaseSemaphore(FullSemaphoreHandle,1,NULL);//休息一会。每500毫秒生产一个数。Sleep(500);}return0;}//消费者线程函数。ULONGConsumer(PVOIDParam){inti;intOutIndex=0;for(i=0;iPRODUCT_COUNT;i++){WaitForSingleObject(FullSemaphoreHandle,INFINITE);WaitForSingleObject(MutexHandle,INFINITE);printf(\t\t\tConsumea%d\n,Buffer[OutIndex]);OutIndex=(OutIndex+1)%BUFFER_SIZE;ReleaseMutex(MutexHandle);ReleaseSemaphore(EmptySemaphoreHandle,1,NULL);//休息一会儿。让前10个数的消费速度比较慢，后面的较快。if(i10){Sleep(2000);}else{Sleep(100);}}return0;}2.2EOS信号量工作过程的跟踪与源代码分析（分析EOS信号量实现的核心源代码，简要阐述其实现方法；给出在本部分实验过程中完成的主要工作，包括调试、跟踪与思考等）//信号量的Wait操作（P操作）。{BOOLIntState;STATUSflag;ASSERT(KeGetIntNesting()==0);//中断环境下不能调用此函数。7IntState=KeEnableInterrupts(FALSE);//开始原子操作，禁止中断。//目前仅实现了标准记录型信号量，不支持超时唤醒功能，所以PspWait函数//的第二个参数的值只能是INFINITE。if(Semaphore-Count0){Semaphore-Count--;flag=STATUS_SUCCESS;}elseflag=PspWait(&Semaphore-WaitListHead,Milliseconds);KeEnableInterrupts(IntState);//原子操作完成，恢复中断。returnflag;}//信号量的Signal操作（V操作）{STATUSStatus;BOOLIntState;IntState=KeEnableInterrupts(FALSE);//开始原子操作，禁止中断。if(Semaphore-Count+ReleaseCountSemaphore-MaximumCount){Status=STATUS_SEMAPHORE_LIMIT_EXCEEDED;}else{//记录当前的信号量的值。if(NULL!=PreviousCount){*PreviousCount=Semaphore-Count;}intval=Semaphore-Count;//目前仅实现了标准记录型信号量，每执行一次信号量的释放操作//只能使信号量的值增加1。while((!ListIsEmpty(&Semaphore-WaitListHead))&&(ReleaseCount)){PspWakeThread(&Semaphore-WaitListHead,STATUS_SUCCESS);PspThreadSchedule();ReleaseCount--;}Semaphore-Count=val+ReleaseCount;//可能有线程被唤醒，执行线程调度。Status=STATUS_SUCCESS;}KeEnableInterrupts(IntState);//原子操作完成，恢复中断。returnStatus;}82.3支持等待超时唤醒和批量释放功能的EOS信号量实现（给出实现方法的简要描述、源代码、测试和结果等）{BOOLIntState;STATUSflag;ASSERT(KeGetIntNesting()==0);//中断环境下不能调用此函数。IntState=KeEnableInterruts(FALSE);//开始原子操作，禁止中断。//目前仅实现了标准记录型信号量，不支持超时唤醒功能，所以sWait函数//的第二个参数的值只能是INFINITE。if(Semahore-Count0){Semahore-Count--;flag=STATUS_SUCCESS;}elseflag=sWait(&Semahore-WaitListHead,Milliseconds);KeEnableInterruts(IntState);//原子操作完成，恢复中断。returnflag;}9实验三时间片轮转调度（5分）1实验目的和要求目的：理解进程（线程）调度的执行时机和过程，掌握调度程序实现的基本方法。要求：（1）跟踪调试EOS的线程调度程序，分析EOS基于优先级的抢占式调度的源代码；（2）修改EOS的调度程序，添加时间片轮转调度。2完成的实验内容2.1EOS基于优先级的抢占式调度工作过程的跟踪与源代码分析（分析EOS基于优先级的抢占式调度的核心源代码，简要阐述其实现方法；给出在本部分实验过程中完成的主要工作，包括调