16281035-操作系统实验1
**16281035 **
(注意：本次所有实验都在Linux中完成)
一、（系统调用实验）了解系统调用不同的封装形式。
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。
http://hgdcg14.blog.163.com/blog/static/23325005920152257504165/
答：getpid的系统调用号是 14H、中断向量号是80H。
代码一运行结果：
代码二运行结果：
3、阅读pintos操作系统源代码，画出系统调用实现的流程图。
二、（并发实验）根据以下代码完成下面的实验。
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）
答：程序功能：循环输出传入参数到屏幕，如果没参数，输出usage:cpu
输出结果在下面：
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。
答：只要不进行手动停止，CPU就一直运行。
**运行的特点：程序运行的次序是不确定的，我猜想程序是在并发执行，可能一个程序还未结束，另一个程序就已经开始，****也就是说程序间不需要等待一个程序的完成再进行下一个程序。**因此我们的四个程序在CPU内同时运行，但速度有快有慢，因此才会有这样的输出结果。
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <sys/time.h>
4 #include <assert.h>
5 #include “common.h”
6
7 int
8 main(int argc, char *argv[])
9 {
10 if (argc != 2) {
11 fprintf(stderr, “usage: cpu \n”);
12 exit(1);
13 }
14 char *str = argv[1];
15 while (1) {
16 spin(1);
17 printf("%s\n", str);
18 }
19 eturn 0;
20
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)
答：程序的功能是新建进程并打印进程识别码
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 &
答：内存地址不相同，不共享同一物理内存区域，因为在同一物理内存区的两个进程识别码不可能相同，他们可能是运行在不同内核里面的程序。
1 #include <unistd.h>
2 #include <stdio.h>
3 #include <stdlib.h>
4 #include “common.h”
5
6 int
7 main(int argc, char *argv[])
8 {
9 int *p = malloc(sizeof(int)); // a1
10 assert(p != NULL);
11 printf("(%d) address pointed to by p: %p\n",
12 getpid(), p); // a2
13 *p = 0; // a3
14 while (1) {
15 Spin(1);
16 *p = *p + 1;
17 printf("(%d) p: %d\n", getpid(), *p); // a4
18 }
19 return 0;
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）
答：程序功能：创建两个线程对counter进行累加操作，并输出初始值和累加后的值**。**
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。）
答：规律：可以看到当参数大到一定程度时，输出的值就不再是传进参数的2倍了，可能是因为CPU处理的过程时间太长，两个线程的运行发生了时间上的重合，其中一个线程在进行累加操作时，另一个线程读入了过时的共享变量counter的数据，造成了累加值不足的情况。
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。
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include “common.h”
4
5 volatile int counter = 0;
6 int loops;
7
8 void *worker(void *arg) {
9 int i;
10 for (i = 0; i < loops; i++) {
11 counter++;
12 }
13 return NULL;
14 }
15
16 int
17 main(int argc, char *argv[])
18 {
19 if (argc != 2) {
20 fprintf(stderr, “usage: threads \n”);
21 exit(1);
22 }
23 loops = atoi(argv[1]);
24 pthread_t p1, p2;
25 printf(“Initial value : %d\n”, counter);
26
27 Pthread_create(&p1, NULL, worker, NULL);
28 Pthread_create(&p2, NULL, worker, NULL);
29 Pthread_join(p1, NULL);
30 Pthread_join(p2, NULL);
31 printf(“Final value : %d\n”, counter);
32 return 0;
33