计院操作系统实验7

这次实验比较简单，是之前已经实现的综合运用，建议用时120分钟

1. 实验任务
   1. 信号量结构初始化
      1. src/include/prt_sem_external.h

1. 1. 1. src/kernel/sem/prt_sem_init.c

比TCB初始化略简单，大差不差

1. 1. 1. src/kernel/sem/prt_sem_init.c 函数拆解

初始化的过程：

这个函数主要分配了4096个信号量的链表，创建了一个空闲信号量链表

一个create的封装，加了边界判断

1. 1. 1. src/bsp/os_cpu_armv8_external.h加入宏定义

1. 1. 1. src/kernel/sem/prt_sem.c

PV（荷兰语）操作的实现，很重要，都是通过关中断实现的原子操作。Pend（P）操作，如果等待的任务没好，就...，如果好了，就切换到队首信号量对应的任务。

Post（V），信号量++。

1. 1. 1. P操作详解

这是信号量的核心实现部分

先做合法性判断

信号量总数减少，因为是pend等效于wait

设定信号量的主人一个名字。

如果判断信号量大于零就可以直接继续进行了，结束信号量挂起操作。

剩下的操作都是针对信号量小于零的操作

首先是这个信号量挂起段落检查，如果超时了，就返回不可用，或者如果没有取到锁。

注释说，不要在锁任务时pend没有资源可用的信号量。

这里删除队列元素的操作很重要，因为就是这里导致了死锁问题的产生，5个P操作把资源抢光了，都在等待队列里面，没人来唤醒了。

这个切换，有效性存疑，因为下面有点不确定，看下面。

会不会走到快速陷阱里面，因为这样的话，有可能入队，那里还要改吗，试验一下。

接下来就把任务挂在请求队列里面，如果后面进行post操作，那么唤醒队头的程序

1. 1. 1. V操作详解

在初始化这里改变了senID

二值信号量直接改变性质就可以返回了，不需要队列的那种。剩下的只剩下记录信号量

头和头的下一个人都是自己

得到恢复的任务，然后改变信号量的主人

先删除挂起队列定时列表，然后测试时间是否超时，然后去掉等待标志位

这里要清除标志位，然后出队

还要更新TCB的状态，对齐颗粒度。

这里又再次入运行队了。

要操纵标志位，存疑

1. 1. 1. src/include/prt_task_external.h 加入声明

1. 1. 1. src/kernel/task/prt_task.c加入快速切换

专用的陷阱，有排面

1. 1. 1. src/bsp/os_cpu_armv8_external.h 加入快速trap处理

之前的陷阱

1. 1. 1. src/include/prt_sem.h头文件

唯一没有异常处理的部分

信号量相关的函数声明和宏定义。

1. 1. 验证

如果初始化不成功会报错。

1. 1. 更改Cmake

1. 1. 成品展示

可以看到2成功让出了运行资源，1向2成功发送了复位信号，实现正确。

1. 1. 梳理PV操作的过程

首先是要等待的情况，调用pend函数，加入等待队列，从运行队列删除，进入调度程序，调度程序进入陷阱指令，然后调用主调度程序，让OS知道后恢复上下文，然后切换到下一个任务。

如果不需要等待，直接se- - 以后就结束了。

然后是发送的情况，先从等待队列里面删除，然后就把它入队，入队插到运行任务后面，然后再切换任务，调用切换程序，然后和这个pend那边是一样的

1. 1. Lab7作业

加了一个namepid，方便调试

各种并发问题模拟，至少3种：

哲学家就餐问题。

生产者消费者问题

可以看出来生产者一生产东西就有消费者来吃

读者写者问题，可以看出读者可以并发读，但是写者只能一个个写

这个-2是前面被释放了一次，变成无主信号量了，正常情况