华北电力大学操作系统实验报告..(3)

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实验4 线程的状态和转换 一、实验目的 1、调试线程在各种状态间的转换过程，熟悉线程的状态和转换。 2、通过为线程增加挂起状态，加深对线程状态的理解。 二、预备知识 阅读本书第5.2.3节，了解线程都有哪些状态以及EOS是如何定义这些状态的。了解线程是如何在这些状态之间进行转换的，特别是要阅读一下EOS中用于线程转换的相关函数的源代码。阅读本书第5.2.4节，了解EOS为线程添加的挂起状态，以及Suspend和Resume原语操作。线程状态的转换和线程的同步、线程的调度是不可分割的，所以建议读者简单学习一下第5.3和5.4节中的内容。 三、实验内容 3.1 准备实验 按照下面的步骤准备实验： 1. 启动OS Lab。 2. 新建一个EOS Kernel项目。 3.2 调试线程状态的转换过程 1. 按F7生成在本实验3.1中创建的EOS Kernel项目。 2. 按F5启动调试。 3. 待EOS启动完毕，在EOS控制台中输入命令“loop”后按回车。 4. 结束此次调试。 loop命令执行的效果可以参见图： 3.2.1 线程由阻塞状态进入就绪状态 3.2.2 线程由运行状态进入就绪状态 3.2.3 线程由就绪状态进入运行状态 3.2.4 线程由运行状态进入阻塞状态 3.3 为线程增加挂起状态 1. 删除之前添加的所有断点。 2. 按F5启动调试。 3. 待EOS启动完毕，在EOS控制台中输入命令“loop”后按回车。此时可以看到loop线程的执行计数在不停增长，说明loop线程正在执行。记录下loop线程的ID。 4. 按Ctrl+F2切换到控制台2，输入命令“suspend 31”（如果loop线程的ID是31）后按回车。命令执行成功的结果如图12-2所示。 5. 按Ctrl+1切换回控制台1，可以看到由于loop线程已经成功被挂起，其执行计数已经停止增长了。此时占用处理器的是EOS中的空闲线程。 第 页 共 页

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实验5 进程的同步 一、实验目的 1、使用EOS的信号量，编程解决生产者—消费者问题，理解进程同步的意义。 2、调试跟踪EOS信号量的工作过程，理解进程同步的原理。 3、修改EOS的信号量算法，使之支持等待超时唤醒功能（有限等待），加深理解进程同步的原理。 二、预备知识 阅读本书第5章中的5.3节，学习EOS内核提供的三种同步对象（该实验没有涉及到Event同步对象）。重点理解各种同步对象的状态与使用方式。同时学习经典的生产者－消费者问题。 阅读5.2节，学习在EOS应用程序中调用EOS API函数CreateThread创建线程的方法。 三、实验内容 3.1 准备实验 1. 启动OS Lab。 2. 新建一个EOS Kernel项目。 3. 生成EOS Kernel项目，从而在该项目文件夹中生成SDK文件夹。 4. 新建一个EOS应用程序项目。 5. 使用在第3步生成的SDK文件夹覆盖EOS应用程序项目文件夹中的SDK文件夹。 3.2 使用EOS的信号量解决生产者－消费者问题 生产者－消费者同步执行的过程 3.3 调试EOS信号量的工作过程 3.3.1 创建信号量 第 页 共 页

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3.3.2 等待、释放信号量 3.3.2.1 等待信号量（不阻塞） 3.3.2.2 释放信号量（不唤醒） 3.3.2.3 等待信号量（阻塞） 3.3.2.4 释放信号量（唤醒） 3.4 修改EOS的信号量算法 在目前EOS Kernel项目的ps/semaphore.c文件中，PsWaitForSemaphore函数的Milliseconds参数只能是INFINITE，PsReleaseSemaphore函数的ReleaseCount参数只能是1。现在要求同时修改PsWaitForSemaphore函数和PsReleaseSemaphore函数中的代码，使这两个参数能够真正起到作用，使信号量对象支持等待超时唤醒功能和批量释放功能。 (a)main函数流程图；(b)Producer函数流程图；(c)Consumer函数流程图 第 页 共 页

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实验6 时间片轮转调度 一、实验目的 1、调试EOS的线程调度程序，熟悉基于优先级的抢先式调度。 2、为EOS添加时间片轮转调度，了解其它常用的调度算法。 二、预备知识 阅读本书第5章中的第5.4节。重点理解EOS当前使用的基于优先级的抢先式调度，调度程序执行的时机和流程，以及实现时间片轮转调度的细节。 三、实验内容 3.1 准备实验 按照下面的步骤准备实验： 1. 启动OS Lab。 2. 新建一个EOS Kernel项目。 3.2 阅读控制台命令“rr”相关的源代码 阅读ke/sysproc.c文件中第690行的ConsoleCmdRoundRobin函数，及该函数用到的第649行的ThreadFunction函数和第642行的THREAD_PARAMETER结构体，学习“rr”命令是如何测试时间片轮转调度的。 没有时间片轮转调度时“rr”命令的执行效果 3.3调试线程调度程序 3.3.1 调试当前线程不被抢先的情况 正像上图中显示的，新建的第0个线程会一直运行，而不会被其它同优先级的新建线程或者低优先级的线程抢先。按照下面的步骤调试这种情况在PspSelectNextThread函数中处理的过程。 1. 结束之前的调试。 2. 在ke/sysproc.c文件的ThreadFunction函数中，调用fprintf函数的代码行（第680行）添加一个断点。 3. 按F5启动调试。 4. 待EOS启动完毕，在EOS控制台中输入命令“rr”后按回车。“rr”命令开始执行后，会在断点处中断。 5. 查看ThreadFunction函数中变量pThreadParameter->Y的值应该为0，说明正在调试的是第0个新建的线程。 6. 激活虚拟机窗口，可以看到第0个新建的线程还没有在控制台中输出任何内容，原因是fprintf 函数还没有执行。 7. 激活OS Lab窗口后按F5使第0个新建的线程继续执行，又会在断点处中断。再次激活虚拟机窗口，第 页 共 页

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可以看到第0个新建的线程已经在控制台中输出了第一轮循环的内容。可以多按几次F5查看每轮循环输出的内容。 3.3.2 调试当前线程被抢先的情况 3.4 为EOS添加时间片轮转调度（行时间片轮转调度时“rr”命令的执行效果） 修改ps/sched.c文件中的PspRoundRobin函数(第337行)，在其中实现时间片轮转调度算法。 1. 代码修改完毕后，按F7生成EOS内核项目。 2. 按F5启动调试。 3. 在EOS控制台中输入命令“rr”后按回车。应能看到20个线程轮流执行的效果，如图。 第 页 共 页

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