基于nachos线程工作机制与系统调用及多道程序分析课程设计

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1、操作系统课程设计专业名称：_软件工程______________________操作系统课程设计——基于nachos的课程设计主要完成工作：阅读代码，完成基于线程优先级调度，多道程序设计，完成小组课程设计报告基于线程优先级调度部分一、问题分析及工作原理线程运行机制图：Thread::Yield()Thread::Thread()Thread::Fork()Thread*Scheduler::FindNextToRun()callScheduler::ReadyToRunvoidThread::Sleep(boolfinishing)(T

2、hread*thread)ReadyScheduler::RunRunning(Thread*nextThread,Yield()boolfinishing)voidThread::SleepScheduler::(boolfinishing)ReadyToRun(Thread*thread)Blocked进程的基本状态：就绪，运行，阻塞进程程的基本操作：创建，阻塞，唤醒Fork方法调用StackAllocate，分配一块固定大小的内存作为线程的堆栈，设置栈首指针，线程准备好运行后进行线程切换，会切换到ThreadRoot函数。Thre

3、adRoot函数将会开中断，并调用func(arg)成为一个独立的调度单位。然后设置PC指针，从ThreadRoot开始运行，初始化宿主机寄存器，为ThreadRoot作好准备，ThreadRoot将分别调用InterruptEnable，func(arg)和ThreadFinish。Yield方法用于本线程放弃处理机。Sleep方法可以使当前线程转入阻塞态，并放弃CPU，直到被另一个线程唤醒，把它放回就绪线程队列。如果没有就绪线程时，就把时钟前进到一个中断发生的时刻，让中断发生并处理此中断，这是因为在没有线程占用CPU时，只有中断处理

4、程序可能唤醒一个线程，并把它放入就绪线程队列。Scheduler类用于实现线程的调度。它维护一个就绪线程队列，当一个线程可以占用处理机时，就可以调用ReadyToRun方法把这个线程放入就绪线程队列，并把线程状态改成就绪态。FindNextToRun方法根据调度策略，取出下一个应运行的线程，并把这个线程从就绪线程队列中删除。如果就绪线程队列为空，则此函数返回空(NULL)。现有的调度策略是先进先出策略(FIFO)二、算法思想设计：为线程（Thread）添加priority属性，用来描述每个线程的优先级，并在线程创建时设置或创建后修改线程

5、的优先级，加入就绪队列（readyList）时，先比较当前线程和就绪队列里的线程的优先级，优先级高的插入在前面，如果优先级相同，则两个线程按先后顺序排列，相当与先来先服务（FCFS），这样，当CPU空闲时需要从就绪队列取出一个线程时，取出的总是优先级最高的线程。三、详细设计及关键代码分析：首先，为线程（Thread）添加priority属性，用来描述每个线程的优先级，并添加intsetpriority()设置进程优先级和getpriority（）获得线程优先级的函数，并增加新的构造函数Thread(char*threadName,int

6、prio)//Thread.h//添加了priority属性以及getPriority()和setpriority()//添加了新的构造函数Thread(char*threadName,intprio)//thread.cc//在原来的构造函数Thread（char*threadName）中设置默认优先级为最高（0）//新的构造方法Thread(char*threadName,intprio)然后修改readyList为SortedList类型（原来为List类型），方便插入就绪线程，对线程进行排序。//Scheduler.h当一个线程

7、需要加入到就绪队列时不是采用原来的(thread)将线程加入到最后，而是利用Insert(thread)将线程按优先级插入到就绪队列//Scheduler.cc修改SelfTest()创建几个不同优先级的进程进行测试//Thread.cc以上创建了四个不同优先级的线程，按优先级高的线程优先执行，如果优先级相同，则按照等待时间长的优先运行，线程优先级为t3>t1>t2=t4而由于线程2先于线程4加入等待队列则线程2先执行，故执行顺序应该为：t3->t1->t2->t4四、测试及结果分析：./nachos-K实际运行结果如下：由以上运行结果

8、可知进程是按优先级高低顺序来执行的五、多道程序部分主要完成以下设计：1.exec系统调用exec用于执行一个可执行文件首先从4号寄存器读取系统调用的参数(即传递的可执行文件名指针,也就是在内存的地址),然后