操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：線程控制實(shí)驗(yàn)專業(yè)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：報(bào)告日期：12月03日計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院線程控制實(shí)驗(yàn)一、目的和規(guī)定通過本實(shí)驗(yàn)掌握在Linux操作系統(tǒng)中遵照Posix線程原則接口進(jìn)行多線程程序編程，純熟掌握線程的創(chuàng)立pthread_create()，線程終止pthread_exit()，等待線程合并pthread_join()等線程控制的操作，運(yùn)用信號(hào)量或者互斥鎖實(shí)現(xiàn)線程間的同時(shí)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容問題：求100000個(gè)浮點(diǎn)數(shù)（精確小數(shù)點(diǎn)右4位）的平均值（和、最大值、最小值）流程圖： S求2.5萬(wàn)個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的部分和求2.5萬(wàn)個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的部分和求2.5萬(wàn)個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的部分和求2.5萬(wàn)個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的部分和求10萬(wàn)個(gè)數(shù)之和 F隨機(jī)生成10萬(wàn)個(gè)浮點(diǎn)數(shù)環(huán)節(jié)：1、隨機(jī)生成100000個(gè)浮點(diǎn)數(shù)；2、創(chuàng)立4個(gè)子線程，分別求25000個(gè)浮點(diǎn)數(shù)之和；3、完畢100000個(gè)浮點(diǎn)數(shù)之和并打印成果；4、統(tǒng)計(jì)多線程并發(fā)執(zhí)行完畢計(jì)算的時(shí)間；5、寫一種單線程程序，同樣完畢10萬(wàn)個(gè)隨機(jī)數(shù)求和的計(jì)算，統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)間，并和前面的成果對(duì)比；6、讓單線程程序睡眠四秒鐘、多線程程序各子線程睡一秒的條件下（兩程序的總睡眠時(shí)間相似），對(duì)比執(zhí)行成果；7、分析兩次對(duì)比成果的差別，寫出自己的見解。三、運(yùn)行成果及分析1、多線程（子線程睡眠1秒）2、單線程（睡眠1秒）3、單線程（睡眠4秒）4、成果分析 （1）多線程（子線程睡眠時(shí)間1秒）用時(shí)2.4055秒，單線程（睡眠1秒）用時(shí)1.9960，單線程運(yùn)算比多線程快，由于多線程分為四部分運(yùn)算，睡眠4次，而單線程只睡眠1次，故單線程用時(shí)短。 （2）單線程（睡眠時(shí)間4秒）用時(shí)4.9919秒，而多線程（子線程睡眠時(shí)間1秒）用時(shí)2.4055秒，由于多線程是并發(fā)執(zhí)行，當(dāng)不使用公共外部變量時(shí)，四個(gè)部分能夠同時(shí)執(zhí)行，其累計(jì)睡眠時(shí)間約1秒，而單線程睡眠時(shí)間為4秒，故多線程用時(shí)短。 （3）總而言之，能夠發(fā)現(xiàn)多線程有時(shí)用時(shí)比單線程短諸多，有時(shí)用時(shí)比單線程長(zhǎng)某些，重要與睡眠時(shí)間有關(guān)。相似睡眠時(shí)間，單線程更快；總睡眠時(shí)間相似時(shí)，多線程更快。多線程并發(fā)執(zhí)行，能夠使非公共資源調(diào)用部分同時(shí)執(zhí)行從而節(jié)省了時(shí)間；在調(diào)用公共資源時(shí)會(huì)產(chǎn)生等待時(shí)間，從而產(chǎn)生了延時(shí)。四、心得體會(huì) 即使安裝Linux很久了，但是還沒有試過編程，因此去了實(shí)驗(yàn)室啥也不會(huì)，想百度發(fā)現(xiàn)自己的機(jī)子連不了網(wǎng)，只得認(rèn)真閱讀老師給的線程控制實(shí)驗(yàn)文檔，試著把例子運(yùn)行了一下，之后又請(qǐng)教了大神，觀摩了許久，才完畢了程序。由于模仿例子編程，在助教檢查時(shí)回答下列問題時(shí)全答錯(cuò)了，看來(lái)上課不夠用心，對(duì)程序及進(jìn)程的理解不夠深刻。本次實(shí)驗(yàn)之后，我終于明白，并發(fā)執(zhí)行并不是只有一種子進(jìn)程睡眠時(shí)另一種子進(jìn)程才開始運(yùn)行，各子進(jìn)程同時(shí)開始并發(fā)執(zhí)行，同時(shí)在助教的解說(shuō)下，對(duì)各程序函數(shù)意義有了深刻認(rèn)識(shí)。源程序：多進(jìn)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;}單進(jìn)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