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2.1 EOS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(PTHREAD Thread){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(PTHREAD Thread){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);}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(IN PTHREAD Thread){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）{STATUS Status;BOOL IntState;THREAD Thread;// 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);}return Status; }3 其他需要说明的问题//线程调度VOIDPspThreadSchedule(VOID){ULONG HighestPriority;// 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();} else if (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 (HighestPriority > PspCurrentThread->Priority)KeThreadSchedule();}}}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 ID if (NULL == ProducerHandle) {return 4;}// 创建消费者线程。

ConsumerHandle = CreateThread( 0,Consumer,NULL,0,NULL );if (NULL == ConsumerHandle) {return 5;}// 生产者线程函数。

ULONG Producer(PVOID Param){int i;int InIndex = 0;for (i = 0; i < PRODUCT_COUNT; i++) {WaitForSingleObject(EmptySemaphoreHandle, INFINITE);WaitForSingleObject(MutexHandle, INFINITE);printf("Produce a %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);}return 0;}// 消费者线程函数。

ULONG Consumer(PVOID Param){int i;int OutIndex = 0;for (i = 0; i < PRODUCT_COUNT; i++) {WaitForSingleObject(FullSemaphoreHandle, INFINITE);WaitForSingleObject(MutexHandle, INFINITE);printf("\t\t\tConsume a %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 (i < 10) {Sleep(2000);} else {Sleep(100);}}return 0;}2.2 EOS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）。

{BOOL IntState;STATUS flag;ASSERT(KeGetIntNesting() == 0); // 中断环境下不能调用此函数。

IntState = 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->Count>0){Semaphore->Count--;flag=STATUS_SUCCESS;}elseflag=PspWait(&Semaphore->WaitListHead, Milliseconds);KeEnableInterrupts(IntState); // 原子操作完成，恢复中断。

return flag;}//信号量的 Signal 操作（V 操作）{STATUS Status;BOOL IntState;IntState = KeEnableInterrupts(FALSE); // 开始原子操作，禁止中断。

if (Semaphore->Count + ReleaseCount > Semaphore->MaximumCount) {Status = STATUS_SEMAPHORE_LIMIT_EXCEEDED;} else {// 记录当前的信号量的值。

if (NULL != PreviousCount) {*PreviousCount = Semaphore->Count;}int val=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。