《操作系统》课程实验
目 录
实验1 BACI环境下进程的并发执行 ....................................................................................... 3 实验2 BACI环境下解决死锁问题 ........................................................................................... 11 实验3 μC/OS-II操作系统的进程调度模块源码分析 ........................................................... 16 实验4 μC/OS-II操作系统的动态内存管理 ........................................................................... 18 实验5 磁盘调度算法模拟实验 ................................................................................................. 21 附1： 创建进程（开设Linux基础课程班级选作） ............................................................. 26 附2： 线程的创建及线程间互斥的实现（开设Linux基础课程班级选作） ..................... 34
实验1 BACI环境下进程的并发执行
【实验目的】
1）了解BACI并发运行环境。
2）使用BACI设计并发程序，深入理解并发概念。
【条件要求】
1）认真阅读和掌握预备知识。 2）上机操作。
【预备知识】 一、BACI简介
并行和同步是计算机科学中的重要课题。由于对并行和分布式计算的日益重视，理解并行和同步变得愈发重要。为了获得对于这些概念的感性认识，编写并行程序的实践经验将是必不可少的。BACI是帮助学生获得需要的“第一手”并行程序设计经验的选项之一。
BACI是Ben-Ari Concurrent Interpreter（Ben-Ari并行解释器）的缩写。编译器和解释器最初由M. Ben-Ari设计完成，主要基于Niklaus Wirth的Pascal编译器。最初版本的BACI编译器和解释器基于这些代码，并运行于一个PRIME大型机。经过大量的修改和扩充，目前版本已经移植到了PC上，支持的语言包括Turbo Pascal, Sun Pascal以及C。此外，编译器和解释器被分成了两个独立的程序。后来，BACI中还加入了C--编译器，这是一个有限的C++子集，它可以编译C--程序为解释器能够解释的中间代码(PCODE object code)。
与其他并行语言相比，BACI在学生熟悉的语法框架内提供了多种并行技术，所有具有C或Pascal程序设计经验的学生都可以在几小时内掌握BACI的使用，BACI已经被成功地运用于很多大学的课堂教学。
二、C--编译器语法
BACI的C--是C++的一个子集。换言之，C--符合C++语法，此外，它包括一些限制和新的数据类型，例如：
1）除了标准输入输出（cout，cin，endl）之外不支持其他文件操作。
2）C-- BACI只支持简单的C/C++类型：int和char。简单类型的常量修饰符（const）也被支持，所有的变量必须在代码块的开头定义。
3）支持字符串类型（string）。BACI同时包括内建的字符串处理函数，例如stringCopy, stringCompare, stringConcat等等。
4）支持简单类型和字符串数组，数组定义遵循常见的C语法。
5）支持过程和函数，采用标准的作用域规则，参数定义可以使用传值和传递引用的方
式，执行开始于对“main()”的调用。
6）过程控制语句包括if-else，switch/case，for，while，do-while，break和continue，这些语句的句法和标准的C/C++相同。
三、并行结构
1.cobegin
cobegin块包括一组并发执行的进程列表，这样的块不允许嵌套，而且只能出现在主程序中。列表中的PCODE语句将被解释器以任意、随机的顺序执行，于是多次执行包括cobegin块的相同程序的结果将呈现不可预测性。主程序将挂起，直到cobegin块终结，此时主程序将恢复执行紧随块后的下一条语句。下面是一个例子： cobegin {
proc1( ... ); proc2( ... ); ... ; procN( ... ); }
2.semaphore
semaphore是一个BACI预定义类型，它是一个非负的整数变量，并且只能通过受限的方式访问。BACI也提供了一个它的子类型——binarysem，这是一个二元信号量，它的值只能是0或1。信号量函数包括：
● initialsem ( semaphore s, integer_expression )：能够初始化BACI中两种信号量s的唯一的函数。
● p(semaphore s)和wait(semaphore s )：如果semaphore > 0，则递减1并返回，从而调用者能够继续运行；如果semaphore = 0，则递减1，p的调用者将休眠。
● v(semaphore s)和signal(semaphore s)：如果semaphore=0并且存在等待它的进程，则将随机地唤醒一个，并且semaphore递增1。无论如何v的调用者将继续。 3.monitors
BACI也支持有限的Hoare monitor概念，monitor是包括附加属性的C--块，所有monitor变量中的函数都对外可见，但monitor变量不可以在块外访问，而只能由monitor函数访问。
在BACI中，monitor只能在全局域中定义，并且不能嵌套。任意时刻只能有一个monitor块中的过程或函数被执行。这一特性使得能够使用monitor来实现互斥。
有三个可以被过程或函数使用的monitor机制：condition变量，waitc（条件等待）以及signalc（条件信号）。
● condition变量：只能被monitor的函数访问。这种变量不能有实际的值，它是进行P操作或V操作的标志。
● void waitc(condition cond, int prio)：monitor进程将被阻塞，并赋予指定的优先级(prio)
以备重新唤醒。这个阻塞动作允许就绪的其他进程继续执行。
● void waitc(condition cond)：与waitc调用语义相同，但这一P操作将被赋予优先级10。
● void signalc(condition cond)：如果存在的话，唤醒等待cond的优先级最高的进程。 ● void empty(condition cond)：当没有等待cond的进程时返回“1”，反之返回“0”。 4.其他并行结构
● atomic(原子的)关键字：如果某个函数被定义为“atomic”，则函数将是不可剥夺的。解释器将不会在进程切换时中断atomic函数。
● void suspend(void)：将调用进程置为休眠状态。 ● void revive(int process_id)：激活给定id的进程。 ● int which_proc( void )：返回当前进程的线程数。
● int random(int range)：返回0到“range-1”之间，包括端点的伪随机数。
四、怎样使用BACI
BACI C--编译器源文件的扩展名必须是“.cm”，在BACI中运行程序的步骤是： 1）编译“.cm”文件以获得PCODE文件(.pco)。命令格式为：
bacc [参数] 源文件名 常见的参数包括： ● –h：显示帮助信息。
● –c：产生“.pob”目标文件，以便进行后续的连接操作。 2）使用解释器解释执行PCODE(.pco)文件。命令格式为：
bainterp [参数] PCODE文件名 常见的参数包括：
● –d：调试模式，单步执行，可以设置断点。 ● –e：在每一进程项旁边显示活动记录(AR)。 ● –x：每一进程退出时显示AR。 ● –t：通知进程结束。 ● –h：显示帮助信息。
● –p：执行时显示PCODE指令。
【实验内容】
1）设包含可执行文件bacc，bainterp的目录名为“balnxxe”，进入该目录。 #cd balnxxe
2）使用Vi编辑一个新文件“exam8a.cm”。 #vi exam8a.cm
其内容如下：