操作系统os第一次作业 16281027

@操作系统第一次实验作业

操作系统第一次实验作业 16281027

实验一: 操作系统初步

一、（系统调用实验）了解系统调用的不同封装形式。

要求：
1、参考下列网址中的程序。阅读分别运行用API接口函数getpid()直接调用和汇编中断调用两种方式调用Linux操作系统的同一个系统调用getpid的程序(请问getpid的系统调用号是多少？linux系统调用的中断向量号是多少？)。
2、上机完成习题1.13。
3、阅读pintos操作系统源代码，画出系统调用实现的流程图。




上述汇编代码中，ebx用于存储参数0，eax首先用于存储系统调用号0x14即getpid的系统调用号，之后进入软中断调用0x80H，将eax赋值为getpid得到的系统进程号的值。操作系统为用户态进程与硬件设备进行交互提供了一组接口，即系统调用。程序通过软中断或系统调用指令向内核发出一个明确的请求，内核将调用相关函数来实现（如sys_read(),sys_write()），它们运行在os的内核态，这点不同于普通的函数调用，而且用户程序不能直接调用这些函数。
系统调用可以通过syscall()或调用linux底层c语言库中每个对应的系统调用函数，如exit,fork,read发起，这些函数定义在中，linux系统中通过软中断int 0x80调用实现控制权的转移，控制权转移至内核后执行函数内容并返回结果。
习题1.13：流程如下：
应用程序→程序请求系统调用→根据参数对照中断向量表→进入相应的中断服务程序→返回应用程序

二、（并发实验）根据以下代码完成实验。

要求：
1、编译运行该程序（cpu.c），观察输出结果，说明程序功能。
(编译命令： gcc -o cpu cpu.c –Wall)（执行命令：./cpu）
2、再次按下面的运行并观察结果：执行命令：./cpu A & ; ./cpu B & ; ./cpu C & ; ./cpu D &程序cpu运行了几次？他们运行的顺序有何特点和规律？请结合操作系统的特征进行解释。


程序功能是显示当前执行的程序的命令行参数argv[1]。执行结果如下：

由程序执行结果可知，因为程序的并发执行使程序失去了封闭性，并发执行程序的次序是不定、随机的。

三、（内存分配实验）根据以下代码完成实验。

要求：
1、阅读并编译运行该程序(mem.c)，观察输出结果，说明程序功能。(命令： gcc -o mem mem.c –Wall)
2、再次按下面的命令运行并观察结果。两个分别运行的程序分配的内存地址是否相同？是否共享同一块物理内存区域？为什么？命令：./mem &; ./mem &


程序功能是创建一个进程，并用指针p指向并输出该进程的内存空间地址，然后顺序输出进程号和内存地址。
可以看到，两个程序运行分配的内存地址是不同的，且分配的物理内存区域也不相同。

四、（共享的问题）根据以下代码完成实验。

要求：
1、阅读并编译运行该程序，观察输出结果，说明程序功能。（编译命令：gcc -o thread thread.c -Wall –pthread）（执行命令1：./thread 1000）
2、尝试其他输入参数并执行，并总结执行结果的有何规律？你能尝试解释它吗？（例如执行命令2：./thread 100000）（或者其他参数。）
3、提示：哪些变量是各个线程共享的，线程并发执行时访问共享变量会不会导致意想不到的问题。


程序的功能是创建两个线程，每个线程中，遍历给定参数的次数，输出次数counter值的初始值和最终值。
可以看到，Final value的值为thread命令参数值的两倍。
参数loops和counter是两个线程共享的。不同线程并发执行对同一全局变量操作时，可能会导致错误的结果，是由于在执行一个线程的某一个功能时可能会跳跃到另一个线程。
此外，当参数大至一定程度时，输出值不再是参数的2倍，这里可能是因为CPU处理的过程时间太长，两个线程的运行时间片发生了重合，其中一个线程在进行累加操作时，另一个线程读入了脏数据，造成了结果错误的情况。

代码见 https://github.com/Bismarck0116/OS-homework-experiment 谢谢！