Pintos操作系统课程设计：线程与AlarmClock实现

"这篇文档是关于操作系统课程设计的，特别是针对Pintos操作系统的项目实践。Pintos是一个小型的、模拟的操作系统，用于教学目的，让学生了解操作系统的基本原理和实现。在这个项目中，学生需要完成27个任务，其中包括对线程管理的实践，特别是线程的休眠和唤醒功能。" 在操作系统课程设计中，Pintos项目提供了深入理解操作系统内核机制的机会。第一个任务是关于线程（Threads）的，主要集中在Alarm Clock功能上，涉及文件`timer.c`, `timer.h`, `thread.h`和`thread.c`的修改。目标是实现线程能够准确地休眠和唤醒，确保线程在指定时间后被正确地恢复执行。 在`timer.c`中，`thread_sleep()`函数扮演了关键角色，它负责让当前线程进入休眠状态并等待特定的ticks（时间单位）。在原版代码中，线程休眠是通过循环检查时间是否到达ticks来实现的，这可能会浪费CPU资源。为了优化这一过程，我们可以修改`thread_sleep()`，在调用该函数时直接将线程阻塞，并新增一个`ticks_blocked`字段在`struct thread`中，用于存储线程被阻塞的时间。 在`thread.h`中，增加`ticks_blocked`字段： ```c struct thread { // ... /* 记录线程被阻塞的时间 */ int64_t ticks_blocked; }; ``` 接下来，在`thread.c`中，我们需要在初始化线程时处理`ticks_blocked`字段，并添加一个新的`check_blocked_thread()`函数，用于在每个tick中断时检查是否有线程需要唤醒。在`timer.c`的`timer_interrupt()`函数中调用这个新函数，逐次减少线程的`ticks_blocked`，当计数值为0时，线程应被唤醒。 `timer.c`中的`timer_sleep()`函数修改如下： ```c void timer_sleep(int64_t ticks) { if (ticks <= 0) { // 检测ticks是否有效 return; } ASSERT(intr_get_level() == INTR_ON); enum intr_level old_level = intr_disable(); struct thread *current_thread = thread_current(); current_thread->ticks_blocked = ticks; // 记录当前睡眠时间 thread_block(NULL); // 阻塞当前线程 // ... 其他代码 } ``` 这样的修改使得线程的休眠和唤醒更加高效，避免了不必要的CPU循环检查，同时确保了线程在预定时间后能准确唤醒。这个项目练习涵盖了操作系统中的并发控制、调度策略和中断处理等核心概念，对于理解和掌握操作系统原理非常有帮助。