重庆大学操作系统实验二(线程及其调度)

重庆大学学生实验报告实验课程名称操作系统原理开课实验室重庆大学DS1501学院软件工程年级2013专业班学生姓名学号开课时间2015至2016学年第一学期总成绩教师签名洪明坚重庆大学软件学院制《操作系统原理》实验报告开课实验室：DS15012016年1月6日学院软件学院年级、专业、班姓名成绩课程名称操作系统原理实验项目名称线程及其调度指导教师教师评语教师签名：年月日一、实验目的（软件需求文档）掌握线程的创建掌握线程的调度a)静态优先级调度b)动态优先级调度二、实验原理（软件设计文档）系统调用接口，线程相关函数：•Step1：定义线程函数voidtsk_foo(void*pv){printf(Thisistaskfoowithtid=%d\r\n“,task_getid());task_exit(0);}•Step2：申请用户栈unsignedchar*stack_foo;stack_foo=(unsignedchar*)malloc(1024*1024);–线程退出后，才能把用户栈用free释放掉！•Step3：创建线程inttid_foo;tid_foo=task_create(stack_foo+1024*1024,tsk_foo,(void*)0);三、使用仪器、材料（软硬件开发环境）Notepad++expenv四、实验步骤（实现的过程）随机生成3组非负整数列表，创建3个线程，分别用3种不同的排序算法（插入，冒泡，选择）对列表进行排序三线程：voidtsk_foo_line1(void*pv){intm;inti;intarry[50];srand(time(NULL));for(i=0;i50;i++){m=random()%200;if(m0){m=0-m;}draw(i*10,0,0+m);arry[i]=m;}sort_m(arry,50,0);task_exit(0);}voidtsk_foo_line2(void*pv){intm;inti;intarry[50];srand(time(NULL));for(i=0;i50;i++){m=random()%200;if(m0){m=0-m;}draw(i*10,345,345+m);arry[i]=m;}sort_x(arry,50,345);task_exit(0);}voidtsk_foo_line3(void*pv){intm;inti;intarry[50];srand(time(NULL));for(i=0;i50;i++){m=random()%200;if(m0){m=0-m;}draw(i*10,690,690+m);arry[i]=m;}sort_c(arry,50,690);task_exit(0);}voiddraw(intx,inty1,inty2){inti;for(i=y1;iy2;i++)setPixel(i,x,RGB(255,255,255));}voidresetBK(intx,inty1,inty2){inti;for(i=y1;iy2;i++)setPixel(i,x,RGB(0,0,0));}三排序：冒泡voidsort_m(int*arry,intn,intl){inti,j,tem;intt=500/n;for(i=0;in;i++)for(j=0;jn-i-1;j++){if(*(arry+j)*(arry+j+1)){resetBK(j*t,l,l+*(arry+j));resetBK(j*t+t,l,l+*(arry+j+1));tem=*(arry+j);*(arry+j)=*(arry+j+1);*(arry+j+1)=tem;draw(j*t,l,l+*(arry+j));draw(j*t+t,l,l+*(arry+j+1));}}}插入voidsort_c(int*arry,intn,intl){inti,j,key;intt=500/n;for(j=n-2;j=0;j--){key=*(arry+j);i=j+1;resetBK(j*t,l,l+key);while(in&&*(arry+i)key){*(arry+i-1)=*(arry+i);draw(i*t-t,l,l+*(arry+i-1));i=i+1;}*(arry+i-1)=key;draw(i*t-t,l,l+key);}}选择voidsort_x(int*arry,intn,intl){inti=0,j=0,lowindex=0;intt=500/n;for(i=0;in;i++){lowindex=i;for(j=n-1;ji;j--)if(arry[j]arry[lowindex])lowindex=j;if(lowindex!=i){resetBK(i*t,l,l+*(arry+i));resetBK(lowindex*t,l,l+*(arry+lowindex));inttemp=arry[i];arry[i]=arry[lowindex];arry[lowindex]=temp;draw(i*t,l,l+*(arry+i));draw(lowindex*t,l,l+*(arry+lowindex));}}}线程控制块tcb中增加nice属性，在函数sys_task_create中初始化nice=0/*系统调用getpriority的执行函数获取当前线程的优先级*/intsys_getpriority(inttid){if(tid==0)returng_task_running-nice+NZERO;//获取当前线程的nice值uint32_tflags;structtcb*tsk;save_flags_cli(flags);tsk=get_task(tid);restore_flags(flags);returntsk-nice+NZERO;//获取线程的nice值}/*系统调用setpriority的执行函数调整当前线程的优先级*///把线程tid的nice设为(prio-NZERO)intsys_setpriority(inttid,intprio){uint32_tflags;structtcb*tsk;if(tid==0){save_flags_cli(flags);g_task_running-nice=prio-20;//设置当前线程的nice值restore_flags(flags);return0;}//if(tsk==NULL)return-1;if(prio0)prio=0;//prio必须在[0,2*NZERO-1]if(prio40)prio=40;save_flags_cli(flags);tsk=get_task(tid);//用save_flags_cli/restore_flags保护restore_flags(flags);tsk-nice=prio-20;//设置线程的nice值return0;}把这两个个函数做成系统调用，分别是getpriority(inttid)，setpriority(inttid,intprio)静态调度schedule：voidschedule(){structtcb*select=g_task_head;structtcb*my_select=g_task_running;while(select!=NULL){if((select-tid!=0)&&(select-state==TASK_STATE_READY)){//if(my_select==NULL){my_select=select;continue;}if(select-nice=my_select-nice)//选择等待队列里的线程优先级高的my_select=select;if(my_select-tid==0){//跳过task0运行my_select=select;}}select=select-next;}if(my_select==g_task_running){if(g_task_running-state==TASK_STATE_READY)return;my_select=task0;//仅当没有其他可运行的线程时，才能调度}g_resched=0;switch_to(my_select);}线程控制块tcb中增加estcpu属性，在函数sys_task_create中初始化estcpu=0;增加priority属性，在函数sys_task_create中初始化priority=0;timer.c中增加全局变量g_load_avg：表示系统的平均负荷用浮点(float-point)表示g_load_avg和estcpu：精度高，效率低动态调度schedule：voidschedule(){structtcb*select=g_task_head;structtcb*my_select=g_task_running;while(select!=NULL){select-priority=127-fixedpt_toint(fixedpt_div(select-estcpu,fixedpt_fromint(4)))-select-nice*2;//计算所有线程的priorityselect=select-next;}//动态优先级select=g_task_head;while(select!=NULL){if((select-tid!=0)&&(select-state==TASK_STATE_READY)){if(my_select-priorityselect-priority){my_select=select;//选择等待队列里的线程优先级高的}elseif(my_select-tid==0){my_select=select;}}select=select-next;}if(my_select==g_task_running){if(my_select-state==TASK_STATE_READY)return;my_select=task0;}printk(0x%d-0x%d\r\n,(g_task_running==NULL)?-1:g_task_running-tid,select-tid);g_resched=0;switch_to(my_select);}timer.c中添加如下g_task_running-estcpu=fixedpt_add(g_task_running-estcpu,FIXEDPT_ONE);//计算线程使用CPU时间estcpuif(g_timer_ticks%HZ==0){//每隔一秒计算一次intnready=0;//表示处于就绪状态的线程个数structtcb*my_select=g_task_head;intnice;//g_task_running-nice;//my_select=g_task_head;fixedptratio;while(my_select!=NULL){if(my_select-state==TASK_STATE_READY)nready++;nice=my_select-nice;ratio=fixedpt_mul(FIXEDPT_TWO,g_load_avg);//每秒钟为所有线程（运行、就绪和等待）更新一次ratio=fixedpt_div(ratio,fixedpt_add(ratio,FIXEDPT_ONE));my_select-estcpu=fixedpt_add(fixedpt_mul(ratio,my_select-estcpu),fixedpt_fromint(nice));my_select=my_select-next;}fixedptr59_60=f