实验五时间片轮转调度汇总.docx
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实验五时间片轮转调度汇总
上海应用技术学院
程序设计语言实验报告
实验名称
时间片轮转调度
实验序号
实验五
实验日期
姓名
学号
指导教师
专业
计算机科学与技术
班级
成绩
1、实验目的及要求
为EOS调度器添加时间片轮转调度算法，了解常用调度算法。
2、实验环境
WindowsXP；TevationOSLab。
三、实验内容
1准备实验
按照下面的步骤准备实验：
1.启动OSLab。
2.新建一个EOSKernel项目。
如图1.
图1
3.在“项目管理器”窗口中双击Floppy.img文件，使用FloppyImageEditor工具打开此软盘镜像。
如图2。
图2
4.将本实验文件夹中的multi.exe文件添加到软盘镜像的根目录中。
如图3。
图3
5.点击FloppyImageEditor工具栏上的保存按钮，关闭该工具。
2阅读multi.exe的源代码
在本实验文件夹中找到multi.exe的源代码文件multi.c，使用OSLab打开此文件，仔细阅读此文件中的源代码。
在阅读的过程中需要注意下面的问题：
●在main函数中使用ThreadFunction线程函数创建了23个新线程。
这样在该应用程序创建的进程中，算上主线程后就会包括24个线程。
●主线程会在控制台的第0行循环输出计数，其它的线程也会在控制台的对应行循环输出计数，这样就可以很方便的观察各个线程执行的情况。
●各个线程在向控制台输出时使用“关中断”和“开中断”进行了互斥。
原则上在应用程序中是不能使用“关中断”和“开中断”指令的，这里是为了保证各个线程不进行让权等待，保证实验的效果。
●为了保证实验效果，所有的线程（包括主线程）都是死循环。
也就是说所有的线程都不会结束执行。
3执行multi.exe
按照下面的步骤执行multi.exe，查看其运行效果：
1.按F7生成在3.1中创建的EOSKernel项目。
如图4。
图4
2.按F5启动调试。
如图5。
图5
3.在EOS控制台中输入“A:
\multi.exe”后按回车。
在multi.exe开始执行后，观察其执行结果（如图6）会发现multi.exe的执行没有体现其源代码的设计意图。
通过之前对multi.c的分析，multi进程中的24个线程应该在控制台对应的行中不停地输出字符。
而这里只有主线程在运行，其它线程都没有运行。
图6
造成上述现象的原因是什么呢？
因为进程内的所有线程在被创建时都采用了默认优先级8，这就造成这24个线程的优先级都是相同的。
而此时EOS只实现了基于优先级的抢先式调度算法，还没有实现时间片轮转调度算法，所以至始至终都只有主线程在运行，其它具有相同优先级的线程都没有运行。
4为EOS添加时间片轮转调度算法
4.1要求
修改EOS内核项目ps/sched.c文件中的PspRoundRobin函数（第335行），在其中实现时间片轮转调度算法。
如图7。
图7
4.2测试方法
1.代码修改完毕后，按F7生成EOS内核项目。
如图8。
图8
2.按F5启动调试。
如图9。
图9
3.在EOS控制台中输入“A:
\multi.exe”后按回车。
应能看到24个线程并发执行的效果，如图10。
图10
图2：
进行时间片轮转调度时multi.exe的执行效果
图3：
PspRoundRobin函数的流程图
4.3提示
●在EOS操作系统运行过程中，TCB指针变量PspCurrentThread始终指向当前线程。
所以，当发生中断时，PspCurrentThread就指向被中断的线程。
PspCurrentThread的定义参见ps/sched.c的第44行。
TCB结构体定义参见ps/psp.h的第58行。
●PspRoundRobin函数在被调用时，被中断线程（PspCurrentThread指向的线程）的状态可能已经改变（例如从运行状态转变为等待状态）。
所以要先判断一下被中断线程是否仍处于运行状态，只有当被中断线程处于运行状态时才能进行时间片轮转调度。
在PspRoundRobin中的第一行代码可以如下：
if（NULL!
=PspCurrentThread&&Running==PspCurrentThread->State）{
//在此实现时间片轮转调度算法
}
线程状态的定义可以参见ps/psp.h的第93行。
●PspRoundRobin函数具体的流程可以参考图3。
●被中断线程所拥有的时间片保存在PspCurrentThread->RemainderTicks中。
●重新为被中断线程分配时间片时，可以使用头文件ps/psp.h中第104行的宏定义TICKS_OF_TIME_SLICE，目前为6。
注意，此宏定义表示每次给线程分配的时钟滴答（Tick）数量，多个时钟滴答组成了线程的时间片。
时钟滴答的大小是由定时器中断的频率确定的，目前每秒触发100次定时器中断，所以每个时钟滴答的大小是10ms。
●在检查是否存在和被中断线程优先级相同的就绪线程时，只需要扫描32位就绪位图即可。
可以使用下面的代码作为判断语句中的布尔表达式：
BIT_TEST（PspReadyBitmap,PspCurrentThread->Priority）
BIT_TEST是一个宏定义函数，其定义参见inc/eosdef.h的第219行。
如果存在和被中断线程优先级相同的就绪线程，此函数返回非0（TURE），否则返回0（FALSE）。
变量PspReadyBitmap是32为就绪位图，其定义参见ps/sched.c的第28行。
●可以使用下面的代码将被中断线程转入就绪状态：
PspReadyThread（PspCurrentThread）;
函数PspReadyThread的定义参见ps/sched.c的第106行。
5修改线程的时间片大小
在你成功为EOS添加了时间片轮转调度算法后，可以按照下面的步骤修改时间片的大小：
1.在OSLab的“项目管理器”窗口中找到ps/psp.h文件，并双击打开此文件。
如图11。
图11
2.将ps/psp.h第104行定义的TICKS_OF_TIME_SLICE的值修改为1。
如图12。
图12
4.按F7生成EOS内核项目。
如图13。
图13
5.按F5启动调试。
如图14。
图14
3.在EOS控制台中输入“A:
\multi.exe”后按回车。
观察multi.exe执行的效果。
如图15。
图15
你还可以按照上面的步骤为TICKS_OF_TIME_SLICE取一些极端值，例如20和100等，分别观察multi.exe运行的效果。
通过分析造成运行效果不同的原因，理解时间片的大小对时间片轮转调度造成的影响。
以100为例，过程如下：
（1）修改TICKS_OF_TIME_SLICE的值为100。
如图16。
图16
（2）F7生成项目。
如图17。
图17
（3）F5调试。
如图18。
图18
4、实验结果与分析
1、实验中遇到的问题：
按F5启动调试之后，在EOS控制台中输入“A:
\multi.exe”后按回车。
没有出现如图19的结果.
图6
2、解决方案：
检查之后没有发现问题。
删除之前的内容，从头开始试验。
最后发现上次实验错误的原因是输入“A:
\multi.exe”有误，没有输入反斜杠“\”，修改之后，实验成功。
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