原因。

答：一个进程在运行过程中或执行系统调用，或产生了一个中断事件，处理器都进行一次模式切换，操作系统接收控制权，有关系统例程完成必须的操作后，或恢复被中断进程或切换到新进程。当系统调度新进程占有处理器时，新老进程随之发生上下文切换，因此，进程的运行被认为是在进程的上下文中执行，这时的控制权在操作系统手中，它在完成必要的操作后，可以恢复被中断的进程或切换到别的进程。

实验5 进程的同步

一、 实验目的

使用EOS的信号量，编程解决生产者—消费者问题，理解进程同步的意义。

调试跟踪EOS信号量的工作过程，理解进程同步的原理。 修改EOS的信号量算法，使之支持等待超时唤醒功能（有限等待），加深理解进程同步的原理。 二、 实验内容 1 、准备实验

2 、使用EOS的信号量解决生产者－消费者问题 3 、调试EOS信号量的工作过程 4、 修改EOS的信号量算法 if(Semaphore->Count>0){？ Semaphore->Count--;？

flag=STATUS_SUCCESS; }/

while((!ListIsEmpty(&Semaphore->WaitListHead))&&(ReleaseCount)){？

PspWakeThread(&Semaphore->WaitListHead,STATUS_SUCCESS);？ PspThreadSchedule();？ ReleaseCount--;}

Semaphore->Count=mm+ReleaseCount;

结合线程调度执行的时机，说明在ThreadFunction函数中，为什么可以使用“关中断”和“开中断”的方法来保护控制台这种临界资源。一般情况下，应该使用互斥信号量（MUTEX）来保护临界资源，但是在ThreadFunction函数中却不能使用互斥信号量，而只能使用“关中断”和“开中断”的方法，结合线程调度的对象说明这样做的原因。

答：关中断后CPU就不会响应任何由外部设备发出的硬中断（包括定时计数器中断和键盘中断等）了，也就不会发生线程调度了，从而保证各个线程可以互斥的访问控制台。这里绝对不能使用互斥信号量（mutex）保护临界资源的原因：如果使用互斥信号量，则那些由于访问临界区而被阻塞的线程，就会被放入互斥信号量的等待队列，就不会在相应优先级的就绪列中了，而时间轮转调度算法是对就绪队列的线程进行轮转调度，而不是对这些被阻塞的线程进行调度，也就无法进行实验了。使用“关中断”和“开中断”进行同步就不会改变线程的状态，可以保证那些没有获得处理器的线程都在处于就绪队列

中。

3.使用低优先级线程也能获得执行机会的调度算法：在ke/文件中的ConsoleCmdRoundRobin函数调用Sleep函数语句的后面添加下面的语言，即可以演优先级线程抢占处理器后，低优先级线程无法运行的情况，待高优先级线程结束后，低优先级线程才能够继续运行。 HANDLE ThreadHandle;

THREAD_PARAMETER ThreadParameter; _asm(“cli”); =20; =StdHandle;

ThreadParameter=(HANDLE)CreateThread{

0,ThreadFunction,(PVOID)&ThreadParameter,0,NULL); PsSetThreadPriority(ThreeadHandle,9); _asm(“sti”); Sleep(10*1000);

TerminateThread(ThreadHandle,0); CloseHandle(ThreadHandle); Sleep(10*1000);

解决该问题的最简单的方法是实现动态优先级算法。动态优先级是指在创建进程时所赋予的优先级，可以随线程的推进而改变，以便获得良好的调度性能。例如，可用规定，在就绪队列中的线程，随着其等待时间的增长，其优先级以速率X增加，并且正在执行的线程，

其优先级以速率y下降。这样，在各个线程具有不同优先级的情况下，对于优先级低的线程，在等待足够的时间后，其优先级便可能升为最高，从而获得被执行的机会。此时，在基于优先级的抢占式调度算法、时间片轮转调度算法和动态优先级算法的共同作用下，可防止一个高优先级的长作业长期的垄断处理器。

4.EOS内核时间片大小取60ms（和Windows操作系统完全相同），在线程比较多时，就可以观察出线程轮流执行的情况（因为此时一次轮转需要60ms，20个线程轮流执行一次需要60×20＝1200ms，也就是需要1秒多的时间，所以EOS的控制台上可以清楚地观察到线程轮流执行的情况）。但是在Windows、Linux等操作系统启动后，正常情况下都有上百个线程在并发执行，为什么觉察不到它们被轮流执行， 并且每个程序都运行的很顺利呢

答：在Windows、linux等操作系统中，虽然都提供了时间片轮转调度算法却很少真正被派上用场，下面解释原因，在Windows任务管理器中，即使系统中已经运行了数百个线程，但CPU的利用率仍然很低，甚至为0.因为这些线程在大部分时间都处于阻塞状态，阻塞的原因是各种各样的，最主要的原因是等待I/O完成或者等待命令消息的到达。例如，在编辑Word文档时，每敲击一次键盘，Word就会立即作出反应，并且文档中插入字符。此时会感觉Word运行的非常流畅。事实上，并非如此，Word主线程大部分时间都处于阻塞等待状态，等待用户敲击键盘。在用户没有敲击键盘或没有使用鼠标点击时，Word主线程处于阻塞状态，它将让出处理器给其它需要的线程。当用户敲

击一个按键后，Word主线程将会立刻被操作系统唤醒，此时Word开始处理请求。Word在处理输入请求时所用的CPU时间是非常短的（因为CPU非常快），是微秒级的，远远低于时间片轮转调度的时间片大小（Windows下是60毫秒），处理完毕后Word又立刻进入阻塞状态，等待用户下一次敲击键盘。或者拿音乐播放器来分析，表面上感觉播放器在不停地播放音乐，但是CPU的利用率仍然会很低。这是由于播放器将一段声音编码交给声卡，由声卡来播放，在声卡播放完这段声音之前，播放器都是处于阻塞等待状态的。当声卡播放完片段后，播放器将被唤醒，然后它将下一个声音片段交给声卡继续播放。掌握了上面的知识后，就可以很容易解释为什么这么多线程同时在运行而一点都感觉不到轮替现象。

实验7 物理存储器与进程逻辑地址空间的管理 一、实验目的

通过查看物理存储器的使用情况，并练习分配和回收物理内存，从而掌握物理存储器的管理方法。

通过查看进程逻辑地址空间的使用情况，并练习分配和回收虚拟内存，从而掌握进程逻辑地址空间的管理方法。 二、实验内容

1 、准备实验

2 、阅读控制台命令“pm”相关的源代码，并查看其执行的结果（pm命令的执行结果）

3 、分配物理页和释放物理页（配物理页或者释放物理页后物理存储器的变化情况）

4、阅读控制台命令“vm”相关的源代码，并查看其执行的结果 使用“vm”命令查看系统进程虚拟地址描述符的结果

5 、在系统进程中分配虚拟页和释放虚拟页 6 、在应用程序进程中分配虚拟页和释放虚拟页