OS第六章

OS第七次实验

多进程

添加一个进程体

添加进程B，首先设置i的初值为0x1000，这样来方便程序运行时的时候能区分。其余地方与A一致。

相关变量和宏

Minix中定义了一个数组，叫做tasktab的数组,用于存放一个进程的开始地址，堆栈等。初始化时，只需要for循环读取然后填充到对应的进程表项即可。

1. 声明数组类型，s_task，分别为进程体，堆栈大小，已经名字。
2. 在global.h中，增加进程数组，task_table。并记得是在头文件中加入引入的结构体。
3. 在proc.h中定义进程的堆栈大小以及新的进程B的声明。
4. 进行初始化，主要初始化LDT，将人物入口地址，堆栈栈顶赋给对应的进程表。
5. 为每个进程都在GDT中分配了一个描述符来用对应进程的LDT。

初始化进程表

for循环读取相关数据

LDT

改成循环就可，就是用初始化段描述符的函数，然后中间用的是段名转物理，线性转物理。

问题，为什么要移位？

修改中断处理程序

1. 原有代码只有进程的保存和恢复而没有进程的切换。我们需要对其进行增加进程切换相关的部分。只需要使esp指向不同的进程表即可。那就是在离开内核栈，为esp赋值之前对p_proc_ready进行赋值即可

2. 创建一个时钟中断的.c函数，作用是打印一个字符。并且p_proc_ready++，到进程表尾则回到第一个。

添加一个任务的步骤总结

1. 添加一个进程体
2. tasktable添加项
3. 在proc.h添加进程栈的大小
4. proto.添加函数声明

系统调用

运转过程

• 控制权交给引导扇区
• 加载Loader
• 跳到Loader
• 加载kernel
• 跳到kernel
• 切换到kernel的GDT
• 初始化8259A
• 初始化IDT
• 初始化GDT中的TSS和LDT的两个描述符，以及初始化TSS
• 初始化进程表
• 指定时钟中断处理程序
• 让8259A可以接受时钟中断
• restart
• 进程开始运转

实现简单的系统调用

一个简单的系统调用

1. 用get_ticks来统计中断发生的次数。
2. 首先在syscall中定义这个调用函数。
   • 将eax赋值为_NR_get_ticks.这样OS就可以在中断发生时调用的是这个函数
   • 中断号设为了90.只要不和前面的冲突就行。
   • 定义INT_VECTOR_SYS_CALL对应的中断门。
3. 修改save，将eax改成esi
4. 在kernel中写syscall：
   • 调用save函数用来保存相关寄存器
   • 调用sys_call_table [eax]，即指向对应的get_ticks函数
   • 然后将eax放到esi+eaxreg-p_stackbase即将上面的函数的返回值放入到进程表中
5. 在proc.c中添加函数sys_get_ticks
6. 在proto.h添加函数声明
7. 在进程中调用相关函数

为了实现真正的时钟中断计数功能：

1. 首先在global.h中定义全局变量ticks
2. 在main.c中初始化
3. 时钟中断处理程序中添加一个ticks++
4. 让get_ticks函数返回当前ticks的值。
5. 让进程打印ticks

get_ticks的应用

1. 可以用来判断时间，来取代delay
2. 改变时间中断的间隔
   • 计数器输入频率为1193180HZ,计数器为16位的，所以最大值为65535，所以时钟中断发生频率位1193180/65535约为18.2HZ
   • 为了改变时钟中断发生频率，需要修改计数器的值，即修改8253
   • 首先通过端口43H来修改太复杂，这里查看其数据格式，6 7位为计数器选择位，这里要修改counter0，值应该为00，由于计数器为16位，所以高低位都要写，所以读写为即5 6 为都要为11 ，模式位为2， 所以123应该为 010 ，第0位是0，综上是00110100即0x34
   • 在main,c初始化8253
   • 宏定义中，HZ设为100（即发生频率为100），rate_geneator的值为0x34
   • 现在中断发生时间即为10ms了
3. 新的延迟函数，接受一个参数，为毫秒数，读取当前的时钟中断发生次数，然后进行一个while循环，当循环到当前中断数减去开始中断数乘以10的数字比接受参数大时，推出循环。所以会有一个的误差（即延迟函数发生时，可能马上要开始下一个时钟中断了，又因为不止一个进程在执行，所以可能发生中断重入，导致已经满足条件时切换到了其他进程，并且打印也会浪费时间）

进程调度

1. 使不同的进程的延迟时间不同，这里调用上面的milli_delay函数，使进程A,B,C延迟300,900和1500ms.
2. 
3. 查看输出情况

A有182个，B有63个，C有35个和BA延迟时间比3以及AC延迟时间比5基本吻合

1. 为了实现调度算法

   • 实现思路为：每个进程都有个新的变量，这个变量的值有大有小，进程每获得一个运行周期，就减一，直到减到0，这个进程就不再执行了，直到所有的进程都为0了，这时候再都给赋值为原来的量

   • 现在proc.h给进程表结构体添加新成员，一个是用来递减的ticks,一个是用来恒定表示值的priority。一开始的ticks等于priority,当所有ticks都变为0时，再给他们赋值为priority.

   • 在main.c里对其进行赋值。其中ABC的时间片分别为150 50 30

   • 写调度算法函数：在proc.c中实现函数schedule.c函数的意义为，遍历所有进程，剩余最多时间的进程将会优先执行，当所有进程剩余时间都为0时，都重新赋值为priority。

   • 修改时钟中断函数，将原来的直接执行下一个进程改为调用调度算法函数，并且在ticks++下面加入当前进程的ticks--

     

   • 为了确保是调度算法发生的作用，这里将ABC的延迟时间都改为200

   • 结果图

2. 可以看到其比例大体为2.57：1.31：1，与15:5:3差别较大，为了解决这个问题

   • 修改进程，让其打印当前ticks
   • 修改调度算法，使其打印进程时间片
   • 注释掉重新赋值的语句，以便观察
   • 增加清空屏幕的函数，便于观察
   • 输出结果如图

3. 总结

   • 整个执行分为三个阶段，第一个阶段，由于A的比BC的都多，所以只有A在调度，直到和B的时间一样多，即执行了100个ticks
   • 第二个阶段，A和B同时被调度，直到和C一样的时候才下一阶段，因为每此只会减去一个ticks，所以执行了20*2个
   • 第三阶段，ABC都被调度，这时候执行了30*3个ticks
   • 所以执行时间之比应该为230：130：90即2.56：1.44.1，与上述结果大致相同

4. 这样做，执行时间还需要计算，并不直接对应其优先级，为了方便，我们在clock_handler里加入一个判断，即只有当ticks变成0时，才转移控制权。

   

5. 结果如图

第二个实验

1. 思路，给进程表增加新的变量，当前队列，当前队列的运行时间（即时间片大小），和进程状态（0是就绪，1是运行，2是等待，3是终止）。添加进程，使得有5个进程A 、B 、C 、D、E，然后修改调度算法和时钟中断函数，使得其能够实现多级反馈队列调度算法以及进程状态的切换。具体实现如下

2. 首先在proc.h中修该进程表，添加成员state（表示其状态），queue（表示进程所在的队列），time_remain（表示当前队列的运行时间）

3. 这里先添加进程（

4. 初始化时，state均为0，初始所在队列均为第一个队列，其运行时间即当前队列的时间片，由于A、B、C、D、E的运行时间分别为3，8，4，5，7，所以这里分别设其priority为15，40，20，25，35。这里的第一轮时间片是定义的一个常量，另外还有第二第三个，因为要求三个队列的时间片分别为1，2，4，所以其大小分别为5，10和20。

5. 开始修改调度算法。
   
   。

6. 更改时钟中断，完成时间片轮换和队列切换等

7. 最后的实验结果截图，是符合预期的