西工大计算机操作系统实验：线程调度与互斥优化

实验报告三：线程调度优化 知识点一：线程调度算法 本实验要求学生掌握GeekOS系统的线程调度算法，并对线程调度进行优化。线程调度是操作系统中非常重要的一个组成部分，其主要作用是按照一定的策略将CPU的时间片合理地分配给各个线程，以保证系统的高效运行。 知识点二：时间片轮转调度和四级反馈队列调度 时间片轮转调度（Round Robin Scheduling）是一种最简单的、公平的、类分时的调度算法。系统将所有就绪状态的线程按照时间片轮流分配CPU，当线程的时间片用完后，系统将其置为就绪状态，同时将CPU分配给下一个线程。 四级反馈队列调度（Multilevel Feedback Queue Scheduling）是基于时间片轮转调度和优先级调度的一种算法。在该算法中，系统根据线程的运行历史动态调整线程的优先级，以实现更高效的调度。 知识点三：线程调度优化的实现 实现线程调度优化的步骤包括：修改GeekOS的内核代码，增加调度算法的选择策略，实现四级反馈队列调度算法，并根据实验讲义P146页中的设计要求进行相关函数的编写和实验结果的记录。 知识点四：MLFQ算法中不同队列时间片的设置 在多级反馈队列（MLFQ）算法中，不同队列的线程设置不同的时间片，可以通过修改相关调度函数的代码来实现。具体来说，需要对线程进入不同队列时的初始时间片长度进行设置，以及对线程在各队列之间移动时时间片的变化策略进行编码。 实验报告四：线程同步与互斥 知识点五：线程同步与互斥原理 线程同步与互斥是多线程编程中的一个核心问题。线程同步保证线程按照预定的顺序执行，避免数据竞争和条件竞争等问题；线程互斥则是为了解决多个线程同时访问同一资源时可能发生的问题。 知识点六：信号量（Semaphore） 信号量是一种广泛应用于线程同步与互斥的机制。在GeekOS中实现信号量，可以通过定义和操作信号量变量来控制对共享资源的访问。信号量通常有三种操作：等待（wait），信号（signal），和初始化（initialize）。 知识点七：测试程序设计 设计测试程序来验证线程同步和互斥的结果是理解同步与互斥原理的重要步骤。测试程序应包含多个线程，它们会尝试访问和修改共享资源。通过运行测试程序，可以观察到同步机制是否正常工作以及是否有线程得到了正确的互斥保护。 知识点八：实验报告编写 在完成实验后，学生需要编写详细的实验报告。报告应包括实验目的、实验步骤、关键代码片段、实验结果截图以及对实验结果的分析。此外，还应包含对相关问题的回答和对知识点的深入理解。 通过这两个实验，学生能够深入了解和掌握GeekOS系统的线程调度算法，学习如何对线程调度进行优化，以及理解线程同步与互斥的原理和实现方法。实验的目的是加深学生对于操作系统内核机制的理解，提高解决实际问题的能力。