操作系统原理作业四：进程与线程切换与并发问题分析

本资源是一份关于操作系统原理的作业，由黄玟瑜同学于2021年4月11日提交，涵盖了多个相关的理论和实践题目。作业主题涉及操作系统内核与用户级线程的切换开销、线程同步与数据共享、并发编程中的线程安全问题以及多线程同步机制。 1. 任务一：操作系统原理习题 - 习题4.1探讨了进程和线程切换的开销，指出同一进程内线程切换相比跨进程切换，由于涉及的系统资源更少，效率较高。重点在于理解上下文切换和虚拟地址空间切换的区别。 2. 用户级线程和调度 - 习题4.2强调了用户级线程的隐藏性，操作系统调度是以进程为单位进行的，这意味着用户级线程的调度状态对操作系统不可见，这可能导致当一个线程执行系统调用时，整个进程会被阻塞。 3. 线程同步与数据一致性 - 习题4.7涉及到一个计数器函数，若在并发环境中，由于线程共享全局变量`global_positives`，未正确处理读写锁，会导致统计结果出错。若读写操作不互斥，可能会发生竞态条件，最终导致数据错误。 4. 多线程并发编程 - 习题4.9中，一个程序通过创建子线程来并行累加数值，但未使用同步机制，这导致主线程和子线程的操作相互干扰。程序输出显示，由于线程间的竞争和数据覆盖，主线程的有效累加次数只有19次，实际结果与预期不符，计算得出的结果为40-19。 这些习题着重考察了学生对操作系统内核级与用户级线程的底层原理、线程同步和并发编程中的并发控制的理解，以及如何正确处理多线程环境下的数据一致性问题。解答这些问题不仅需要扎实的理论基础，还需要实践经验和对并发编程潜在问题的敏感性。