Operating System 作业-02

4.3、在统一进程的多线程之间，下列哪些程序状态部分会被共享?

堆内存和全局变量

4.5、第三章讨论了Google的chrome浏览器,以及在单独进程中打开每个新网站的做法。如果chrome设计成在单独线程中打开每个新网页，那么会有什么样的好处？

每个标签页都会启动一个独立的进程，这样即使因为某个页面崩溃了也不会影响到其他页面。

4.9、具有2个双核处理器的系统有4个处理核可用于调度。这个系统有一个cpu密集型应用程序运行。在程序启动时，所有输入通过打开一个文件而读入。同样，在程序终止前，所有程序输出的结果都写入一个文件。在程序启动和终止之间，该程序为cpu密集型。你的任务是通过多线程技术来提高这个应用程序的性能。这个应用程序运行在采用一对一线程模型的系统。

（1）、你将创建多少个线程，用于执行输入和输出？请解释。
线程数取决于应用程序的要求，因此创建一个线程用于执行输入和输出就足够了。
（2）、你将创建多少个形成，用于应用程序的cpu密集型部分？请解释。
线程数应该和处理核数是一样的，因此要创建四个线程。

4.10、考虑下面的代码

a.创建了多少个单独的进程？
b.创建了都少个单独的线程？

创建了5个单独的进程
创建了2个单独的线程。

4.15、修改第三章的习题3.13.这个修改包括写一个多线程程序，以测试你的习题3.13的解决方案

#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <omp.h>
#include <unistd.h>
#define MIN_PID 300
#define MAX_PID 5000
#define TRUE 1
#define FALSE 0
pthread_mutex_t mutex;
int threadVar = 0;
 
struct PidTable{
    int pid;
    int isAvailable;
}*PID;
 
int allocate_map(){
    int i;
    PID = (struct PidTable*)calloc((MAX_PID - MIN_PID + 1), sizeof(struct PidTable));
    if(PID == NULL) return -1;
    PID[0].pid = MIN_PID;
    PID[0].isAvailable = TRUE;
    for(i = 1; i < MAX_PID - MIN_PID + 1; i++){
        PID[i].pid = PID[i - 1].pid + 1;
        PID[i].isAvailable = TRUE;
    }
    return 1;
}
 
int allocate_pid(){
    int i ;
    for(i = 0;i < MAX_PID - MIN_PID + 1; i++){
        if(PID[i].isAvailable == TRUE){
            PID[i].isAvailable = FALSE;
            return PID[i].pid;
        }
    }
    if(i == MAX_PID - MIN_PID + 1)
        return -1;
    else
        return 0;
}
 
void release_pid(int pid){
    PID[pid - MIN_PID].isAvailable = TRUE;
}
 
void *threadCall(void* X)                         
{
    int ret = allocate_pid();       
    printf("%d %d\n",threadVar++, ret);
    sleep(rand());
    release_pid(ret);
}
 
int main()
{
    srand(time(NULL));
    int pid;
    allocate_map();
    pthread_t thread[100];
    printf("Every thread will print the value of pid and increment it by 1.\n");
    omp_set_num_threads(5);
    #pragma omp parallel for
    for(int i = 0; i < 100; i++){
        pthread_create(&thread[i], NULL, &threadCall, NULL);
    }
    return 0;
}

总结：在for循环中利用pthread_create创建100个线程运行threadCall函数，以检验
习题3.13的程序是否正确。

4.17、计算Π时的已给有趣的办法时，使用一个称为Monte Carlo的技术，这种技术涉及随机。编写一个多线程算法，它创建一组单独线程以产生一组随机点。该线程计算圈内点的数量，并将结果存储到一个全局变量。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>

int desired_amount = 0;
int total_points  = 0;

void *count(void *X){
    for (int i=0; i < desired_amount; i++){
        double X = (double)rand() / RAND_MAX; // random numbers 0~1
        double Y = (double)rand() / RAND_MAX;

        if (((X * X) + (Y * Y)) <= 1){
            total_points++;
        }
    }
}

int main(){
    printf("Welcome to Threaded Monte Carlo.\n");
    srand(time(NULL));
    pthread_t thread;

    do{
        printf("Please enter a positive number for the amount of points you would like to generate? \n");
        scanf("%d", &desired_amount);
    }while (desired_amount <= 0);

    pthread_create(&thread, NULL, &count, NULL);
    pthread_join(thread, NULL);  // End thread

    double points = 4.0 * total_points;
    double pi = points / desired_amount;
    printf("The approximate value of pi for the desired amount of points %d is: %f \n", desired_amount, pi);
    return 0;
}

总结：利用pthread_create创建一个单独的县线程调用count生成随机点。

4.18、重复4.17，但不是使用一个单独的线程来生成随机点，而是采用OpenMP并行化点的生成。注意：不要把Π的计算放在并行区域，因为你只需要计算Π一次。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <omp.h>

int desired_amount = 0;
int total_points  = 0;
double X, Y;
double wall_time;
clock_t clock_timer;

int main(){
    printf("Welcome to Threaded Monte Carlo.\n");
    srand(time(NULL));

    do{
        printf("Please enter a positive number for the amount of points you would like to generate? \n");
        scanf("%d", &desired_amount);
    }while (desired_amount <= 0);

    omp_set_num_threads(5);
#pragma omp parallel for
    for (int i=0; i < desired_amount; i++){
        double X = (double)rand() / RAND_MAX; // random numbers 0~1
        double Y = (double)rand() / RAND_MAX;

        if (((X * X) + (Y * Y)) <= 1){
            total_points++;
        }
    }

    double points = 4.0 * total_points;
    double pi = points / desired_amount;
    printf("The approximate value of pi for the desired amount of points %d is: %f \n", desired_amount, pi);
    return 0;
}