"操作系统课程设计-AlarmClock 实验报告"
这篇实验报告是关于西安电子科技大学2018年度操作系统课程设计的一项任务,名为"Alarm-Clock",由学生张俊华完成。实验的主要目标是对Pintos操作系统中的timer_sleep()函数进行改进,以避免使用"忙等待"的方法,实现更有效率的线程睡眠机制。
一、实验内容
在Pintos操作系统中,timer_sleep()函数用于使调用它的线程进入睡眠状态,等待特定的ticks数后自动唤醒。原始实现中,这个函数通过一个while循环来检查是否达到了预设的ticks数,如果未达到,则线程会不断让出CPU时间,即执行thread_yield(),进入就绪队列。这种做法虽然简单,但在CPU资源上并不高效,因为它持续占用处理器时间来检查是否可以结束睡眠。
二、分析与设计
在分析原始实现时,张俊华注意到Pintos已经具备了基本的线程睡眠功能,并且通过Make test验证了相关测试用例的正确性。为了实现非"忙等待"的睡眠,需要设计一个新的机制,使得线程在等待期间可以被真正地挂起,释放CPU资源,直到被系统唤醒。
改进的设计可能包括以下步骤:
1. 创建或利用现有的调度机制,如使用等待队列,当线程调用timer_sleep()时,将其添加到对应的等待队列。
2. 在ticks到达预设值时,由定时器中断处理程序触发唤醒操作,将线程从等待队列移到就绪队列。
3. 使用原子操作确保在多线程环境下的安全性和一致性。
4. 考虑中断上下文的处理,确保在中断开启的状态下也能正确执行。
三、详细实现
具体的实现细节可能涉及以下几个关键部分:
1. 更新timer_sleep()函数,使其不再包含无限循环,而是在线程加入等待队列后立即返回。
2. 修改或扩展定时器中断处理程序,以便在ticks计数达到预设值时唤醒相应的线程。
3. 实现或调整线程调度算法,确保线程在唤醒后能正确地重新获得CPU时间。
4. 添加必要的同步机制,如锁或信号量,防止数据竞争和死锁。
四、实验结果
这部分未提供具体信息,但通常会包括测试结果,比如通过了哪些测试用例,性能提升了多少,以及可能出现的问题和解决方案。
五、心得体会
这部分可能包含作者对实验过程的理解,遇到的挑战,以及从中学到的操作系统原理和编程技巧。
这个实验旨在让学生深入理解操作系统中的线程管理和调度,以及如何通过改进实现提高系统的效率。通过这个实验,张俊华不仅学习了如何优化代码,还可能对操作系统内核的工作有了更深入的认识。