操作系统原理实验报告

news2025/5/12 15:57:59

操作系统原理课程的实验报告汇总

实验三：线程的创建与撤销

实验环境：计算机一台，内装有VC++、office等软件

实验日期：2024.4.11

实验要求：

1.理解：Windows系统调用的基本概念，进程与线程的基本概念。

2.掌握：使用Windows系统调用创建与撤销线程的方法。

实验内容：

1.使用Windows系统提供的系统调用创建线程。

2.使用Windows系统提供的系统调用撤销线程。

3.使用Windows系统提供的系统调用挂起线程。

实验源代码


// 实验三：线程的创建与撤销.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include "实验三：线程的创建与撤销.h"

#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[] = __FILE__;
#endif

/
// The one and only application object

CWinApp theApp;

using namespace std;
void ThreadName1();
static HANDLE hHandle1 = NULL;
DWORD dwThreadID1;

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])
{
	int nRetCode = 0;

	hHandle1 = CreateThread((LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL,
		0,
		(LPTHREAD_START_ROUTINE) ThreadName1,
		(LPVOID) NULL,
		0,
		&dwThreadID1);
	Sleep(5000);
	CloseHandle(hHandle1);
	ExitThread(0);

	return nRetCode;
}

void ThreadName1()
{
	printf("xiancheng is Running\n");
}

实验总结：

代码没有任何问题，过编译不过运行是因为将VC++安装在了C盘，权限不够，将其重新安装在D盘即成功运行。

对于代码的一些注释：

HANDLE类型的hHandle1是用于存储线程返回句柄的变量

DWORD类型的dwThreadID1是用于存储线程标识符的变量

创建操作：CreateHandle方法中共需要6个变量，本次代码中第三个变量为创建一个名为ThreadName1的线程

挂起操作：Sleep(5000);将主线程挂起5秒

CloseHandle方法用于关闭句柄

撤销操作：ExitThread(0)方法用于撤销所有线程

实验四：线程的同步

实验环境：计算机一台，内装有VC++、office等软件

实验日期：2024.4.26

实验要求：

1.理解：线程同步的基本概念。

2.掌握：使用线程同步API实现多线程同步的方法。

实验内容：

1.使用Windows系统提供的系统调用创建与撤销线程。

2.使用Windows系统提供的线程同步API实现多线程同步。

3.使用Windows系统提供的线程同步API解决实际问题。

实验源代码

// 15 实验四：线程的同步.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include "15 实验四：线程的同步.h"

#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[] = __FILE__;
#endif

/
// The one and only application object

CWinApp theApp;

using namespace std;

static HANDLE h1;
static HANDLE hHandle1 = NULL;
void func();

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])
{
	int nRetCode = 0;
	DWORD dwThreadID1;
	DWORD dRes,err;

	hHandle1 = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, "SemaphoreName1");
	if(hHandle1 == NULL) printf("Semaphore Create Fail\n");
	else printf("Semaphore Create Success\n");

	hHandle1 = OpenSemaphore(SYNCHRONIZE|SEMAPHORE_MODIFY_STATE,
		NULL,
		"SemaphoreName1");
	if(hHandle1 == NULL) printf("Semaphore Open Fail\n");
	else printf("Semaphore Open Success\n");

	h1 = CreateThread((LPSECURITY_ATTRIBUTES)NULL,
		0,
		(LPTHREAD_START_ROUTINE)func,
		(LPVOID)NULL,
		0,&dwThreadID1);
	if(h1==NULL) printf("Thread1 create Fail\n");
	else printf("Thread1 create Success\n");

	dRes = WaitForSingleObject(hHandle1,INFINITE);
	err = GetLastError();
	printf("WaitForSingleObject err =%d\n", err);

	if(dRes == WAIT_TIMEOUT) printf("TIMEOUT! dRes = %d\n", dRes);
	else if(dRes == WAIT_OBJECT_0) printf("WAIT_OBJECT! dRes = %d\n", dRes);
	else if(dRes == WAIT_ABANDONED) printf("WAIT_ABANDONED! dRes = %d\n", dRes);
	else printf("dRes = %d\n", dRes);

	CloseHandle(h1);
	CloseHandle(hHandle1);
	ExitThread(0);

	return nRetCode;
}

void func()
{
	BOOL rc;
	DWORD err;

	printf("Now In Thread\n");
	rc = ReleaseSemaphore(hHandle1,1,NULL);
	err = GetLastError();
	printf("ReleaseSemaphore err = %d\n", err);
	if(rc == 0) printf("Semaphore Release Fail\n");
	else printf("Semaphore Release Successs! rc = %d\n",rc);
}

实验总结：

  1. h1是线程句柄，hHandle1是信号量句柄
  2. CreateSemaphore用于创建一个信号量
  3. OpenSemaphore打开信号量
  4. CreateThread创建子线程
  5. WaitForSingleObject主线程等待子线程结束
  6. ReleaseSemaphore(hHandle1,1,NULL)是子线程唤醒主线

 实验五：线程的互斥

实验环境：计算机一台，内装有VC++、office等软件

实验日期：2024.5.11

实验要求：

1.理解：线程互斥的基本概念。

2.掌握：使用线程互斥API及临界区实现多线程互斥的方法。

实验内容：

1.使用Windows系统提供的系统调用创建与撤销线程。

2.使用Windows系统提供的线程互斥API实现多线程互斥。

3.使用Windows系统提供的线程互斥API解决实际问题。

实验源代码

// 实验五：线程的互斥.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include "实验五：线程的互斥.h"

#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[] = __FILE__;
#endif

/
// The one and only application object

CWinApp theApp;

using namespace std;

static int count = 5;
static HANDLE h1;
static HANDLE h2;
LPCRITICAL_SECTION hCriticalSection;
CRITICAL_SECTION Critical;
void func1();
void func2();

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])
{
	int nRetCode = 0;

	DWORD dwThreadID1,dwThreadID2;
	hCriticalSection = &Critical;
	InitializeCriticalSection(hCriticalSection);

	h1 = CreateThread((LPSECURITY_ATTRIBUTES)NULL,
		0,
		(LPTHREAD_START_ROUTINE)func1,
		(LPVOID)NULL,
		0,
		&dwThreadID1);
	if(h1 == NULL) printf("Thread1 create Fail\n");
	else printf("Thread1 create Success\n");

	h2 = CreateThread((LPSECURITY_ATTRIBUTES)NULL,
		0,
		(LPTHREAD_START_ROUTINE)func2,
		(LPVOID)NULL,
		0,
		&dwThreadID2);
	if(h2 == NULL) printf("Thread2 create Fail\n");
	else printf("Thread2 create Success\n");

	Sleep(1000);

	CloseHandle(h1);
	CloseHandle(h2);
	DeleteCriticalSection(hCriticalSection);
	ExitThread(0);


	return nRetCode;
}

void func2()
{
	int r2;

	EnterCriticalSection(hCriticalSection);
	r2 = count;
	_sleep(100);
	r2 = r2 + 1;
	count = r2;
	printf("count in func2 = %d\n", count);
	LeaveCriticalSection(hCriticalSection);
}

void func1()
{
	int r1;

	EnterCriticalSection(hCriticalSection);
	r1 = count;
	_sleep(500);
	r1 = r1 + 1;
	count = r1;
	printf("count in func1 = %d\n", count);
	LeaveCriticalSection(hCriticalSection);
}

实验总结：

  1. EnterCriticalSection(…)进入临界区
  2. LeaveCriticalSection(…)退出临界区
  3. DeleteCriticalSection(…)删除临界区
  4. InitialCriticalSection(…)初始化临界区

实验六：系统内存使用统计

实验环境：计算机一台，内装有Visual Studio、office等软件

实验日期：2024.6.7

实验要求：

1.了解：Windows内存管理机制。

2.理解：页式存储管理技术，Windows内存管理基本数据结构。

3.掌握：Windows内存管理基本API的使用。

实验内容：

1.使用Windows系统提供的API和数据结构获取系统物理内存和虚拟内存信息。

2.分配及释放虚拟内存。

3.分配及释放物理内存。

4.当物理内存和虚拟内存空间发生变化时，分析产生变化的原因。

工程创建过程

勾选MFC 

实验源代码

// 实验六：系统内存使用统计.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include "实验六：系统内存使用统计.h"

#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#endif


// 唯一的应用程序对象

CWinApp theApp;

using namespace std;
void GetMemSta(){
	MEMORYSTATUSEX MemInfo;
	MemInfo.dwLength = sizeof(MEMORYSTATUSEX);
	GlobalMemoryStatusEx(&MemInfo);
	printf("当前内存状态是：\n");
	printf("总物理内存大小：%dMB\n",MemInfo.ullTotalPhys/(1024*1024));
	printf("可用物理内存大小：%dMB\n",MemInfo.ullAvailPhys/(1024*1024));
	printf("总页文件大小：%dMB\n",MemInfo.ullTotalPageFile/(1024*1024));
	printf("可用页文件大小：%dMB\n",MemInfo.ullAvailPageFile/(1024*1024));
	printf("总虚拟内存大小：%dMB\n",MemInfo.ullTotalVirtual/(1024*1024));
	printf("可用虚拟内存大小：%dMB\n",MemInfo.ullAvailVirtual/(1024*1024));
	printf("内存利用率：%d\n",MemInfo.dwMemoryLoad);
}
int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])
{
	int nRetCode = 0;
	LPVOID BaseAddr;
	GetMemSta();
	printf("现在分配300M的虚拟内存和200M的物理内存\n\n");
	BaseAddr=VirtualAlloc(NULL, 1024*1024*300,MEM_RESERVE|MEM_COMMIT,PAGE_READWRITE);
	if(BaseAddr==NULL) printf("虚拟内存分配失败\n");
	char * str = (char*)malloc(1024*1024*300);
	GetMemSta();
	printf("现在释放300M的虚拟内存和200M的物理内存\n\n");
	if(VirtualFree(BaseAddr,0,MEM_RELEASE)==0) printf("释放失败");
	free(str);
	GetMemSta();
	system("PAUSE");
	return nRetCode;
}

 实验结果：

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