操作系统实验报告

课程实验报告课程名称：线程控制试验专业班级：学号：姓名：汇报日期：12月03日计算机科学与技术学院线程控制试验一、目的和规定通过本试验掌握在Linux操作系统中遵照Posix线程原则接口进行多线程程序编程，纯熟掌握线程的创立pthread_create()，线程终止pthread_exit()，等待线程合并pthread_join()等线程控制的操作，运用信号量或者互斥锁实现线程间的同步。二、试验内容问题：求100000个浮点数（精确小数点右4位）的平均值（和、最大值、最小值）流程图： S求2.5万个浮点数的部分和求2.5万个浮点数的部分和求2.5万个浮点数的部分和求2.5万个浮点数的部分和求10万个数之和 F随机生成10万个浮点数环节：1、随机生成100000个浮点数；2、创立4个子线程，分别求25000个浮点数之和；3、完毕100000个浮点数之和并打印成果；4、记录多线程并发执行完毕计算的时间；5、写一种单线程程序，同样完毕10万个随机数求和的计算，记录计算时间，并和前面的成果对比；6、让单线程程序睡眠四秒钟、多线程程序各子线程睡一秒的条件下（两程序的总睡眠时间相似），对比执行成果；7、分析两次对比成果的差异，写出自己的见解。三、运行成果及分析1、多线程（子线程睡眠1秒）2、单线程（睡眠1秒）3、单线程（睡眠4秒）4、成果分析 （1）多线程（子线程睡眠时间1秒）用时2.4055秒，单线程（睡眠1秒）用时1.9960，单线程运算比多线程快，由于多线程分为四部分运算，睡眠4次，而单线程只睡眠1次，故单线程用时短。 （2）单线程（睡眠时间4秒）用时4.9919秒，而多线程（子线程睡眠时间1秒）用时2.4055秒，由于多线程是并发执行，当不使用公共外部变量时，四个部分可以同步执行，其合计睡眠时间约1秒，而单线程睡眠时间为4秒，故多线程用时短。 （3）综上所述，可以发现多线程有时用时比单线程短诸多，有时用时比单线程长某些，重要与睡眠时间有关。相似睡眠时间，单线程更快；总睡眠时间相似时，多线程更快。多线程并发执行，可以使非公共资源调用部分同步执行从而节省了时间；在调用公共资源时会产生等待时间，从而产生了延时。四、心得体会 虽然安装Linux很久了，不过还没有试过编程，因此去了试验室啥也不会，想百度发现自己的机子连不了网，只好仔细阅读老师给的线程控制试验文档，试着把例子运行了一下，之后又请教了大神，观摩了许久，才完毕了程序。由于模仿例子编程，在助教检查时回答问题时全答错了，看来上课不够专心，对程序及进程的理解不够深刻。本次试验之后，我终于明白，并发执行并不是只有一种子进程睡眠时另一种子进程才开始运行，各子进程同步开始并发执行，同步在助教的讲解下，对各程序函数意义有了深刻认识。源程序：多进程：#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<time.h>#defineMAX25000#include<sys/time.h>pthread_mutex_tmutex;floatsum=0;voidchild(int*k){ inti; floatj;floatsum1=0; for(i=1;i<MAX;i++){ srand(time(0)); j=(float)rand()/rand();pthread_mutex_lock(&mutex); sum=sum+j;pthread_mutex_unlock(&mutex);sum1=sum1+j;} printf("Thread%d:sum%d=%.4f\n",*k,*k,sum1);sleep(1);}intmain(void){ intk1=1,k2=2,k3=3,k4=4;pthread_tchild1,child2,child3,child4;structtimevalstart;structtimevalend; gettimeofday(&start,NULL); pthread_mutex_init(&mutex,NULL);pthread_create(&child1,NULL,(void*)&child,&k1); pthread_create(&child2,NULL,(void*)&child,&k2); pthread_create(&child3,NULL,(void*)&child,&k3); pthread_create(&child4,NULL,(void*)&child,&k4);pthread_join(child1,NULL);pthread_join(child2,NULL);pthread_join(child3,NULL);pthread_join(child4,NULL);printf("sum=%.4f\n",sum); gettimeofday(&end,NULL); printf("time=%.4f\n",(end.tv_sec-start.tv_sec)+(float)(end.tv_usec-start.tv_usec)/1000000);return0;}单进程：#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<time.h>#defineMAX100000#include<sys/time.h>pthread_mutex_tmutex;floatsum=0;voidchild(int*k){ inti; floatj;floatsum1=0; for(i=1;i<MAX;i++){ srand(time(0)); j=(float)rand()/rand();pthread_mutex_lock(&mutex); sum=sum+j;pthread_mutex_unlock(&mutex);sum1=sum1+j;} printf("Thread%d:sum%d=%.4f\n",*k,*k,sum1);sleep(1);}intmain(void){ intk1=1,k2=2,k3=3,k4=4;pthread_tchild1,child2,child3,child4;structtimevalstart;structtimevalend; gettimeofday(&start,NULL); pthread_mutex_init(&mutex,NULL);pthread_create(&child1,NULL,(void*)&child,&k1);pthread_join(child1,NU