lec10 进程／线程概念spoc练习

NOTICE

• 有"w5l1"标记的题是助教要提交到学堂在线上的。
• 有"w5l1"和"spoc"标记的题是要求拿清华学分的同学要在实体课上完成，并按时提交到学生对应的git repo上。
• 有"hard"标记的题有一定难度，鼓励实现。
• 有"easy"标记的题很容易实现，鼓励实现。
• 有"midd"标记的题是一般水平，鼓励实现。

个人思考题

11.1 进程的概念

• 什么是进程？什么是程序？
• 程序和进程联系和区别是什么？

11.2 进程控制块

• 进程控制块的功能是什么？
• 进程控制块中包括什么信息？

11.3 进程状态

• 进程生命周期中的相关事件有些什么？它们对应的进程状态变化是什么？
• 进程切换过程中的几个关键代码分析
• 时钟中断触发调度函数的启动
• 当前进程的现场保存代码
• 进程切换代码 　＞　下一个运行进程的现场恢复

11.4 三状态进程模型

• 运行、就绪和等待三种状态的含义？
• 分析的4个相关状态转换代码和状态修改代码

11.5 挂起进程模型

• 引入挂起状态的目的是什么？内存中的什么内容放到外存中，就算是挂起状态？

11.6 线程的概念

• 引入线程的目的是什么？什么是线程？
• 进程与线程的联系和区别是什么？

11.8 内核线程

• 用户线程与内核线程的区别是什么？

SPOC小组思考题

(1) (spoc)设计一个简化的进程管理子系统，可以管理并调度如下简化进程.给出了参考代码，请理解代码，并完成＂YOUR CODE"部分的内容．　可２个人一组

进程的状态

• RUNNING - 进程正在使用CPU
• READY - 进程可使用CPU
• DONE - 进程结束

进程的行为

• 使用CPU,
• 发出YIELD请求,放弃使用CPU

进程调度

• 使用FIFO/FCFS：先来先服务,
  • 先查找位于proc_info队列的curr_proc元素(当前进程)之后的进程(curr_proc+1..end)是否处于READY态，
  • 再查找位于proc_info队列的curr_proc元素(当前进程)之前的进程(begin..curr_proc-1)是否处于READY态
  • 如都没有，继续执行curr_proc直到结束

关键模拟变量

• 进程控制块

  PROC_CODE = 'code_'
  PROC_PC = 'pc_'
  PROC_ID = 'pid_'
  PROC_STATE = 'proc_state_'
  

• 当前进程 curr_proc
• 进程列表：proc_info是就绪进程的队列（list），
• 在命令行（如下所示）需要说明每进程的行为特征：（１）使用CPU ;(2)等待I/O

  -l PROCESS_LIST, --processlist= X1:Y1,X2:Y2,...
  X 是进程的执行指令数; 
  Ｙ是执行CPU的比例(0..100) ，如果是100，表示不会发出yield操作
  

• 进程切换行为：系统决定何时(when)切换进程:进程结束或进程发出yield请求

进程执行

instruction_to_execute = self.proc_info[self.curr_proc][PROC_CODE].pop(0)

关键函数

• 系统执行过程：run
• 执行状态切换函数:　move_to_ready/running/done　
• 调度函数：next_proc

执行实例

例１

$./process-simulation.py -l 5:50
Process 0
  yld
  yld
  cpu
  cpu
  yld

Important behaviors:
  System will switch when the current process is FINISHED or ISSUES AN YIELD
Time     PID: 0 
  1     RUN:yld 
  2     RUN:yld 
  3     RUN:cpu 
  4     RUN:cpu 
  5     RUN:yld

例２

$./process-simulation.py  -l 5:50,5:50
Produce a trace of what would happen when you run these processes:
Process 0
  yld
  yld
  cpu
  cpu
  yld

Process 1
  cpu
  yld
  cpu
  cpu
  yld

Important behaviors:
  System will switch when the current process is FINISHED or ISSUES AN YIELD
Time     PID: 0     PID: 1 
  1     RUN:yld      READY 
  2       READY    RUN:cpu 
  3       READY    RUN:yld 
  4     RUN:yld      READY 
  5       READY    RUN:cpu 
  6       READY    RUN:cpu 
  7       READY    RUN:yld 
  8     RUN:cpu      READY 
  9     RUN:cpu      READY 
 10     RUN:yld      READY 
 11     RUNNING       DONE