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实验六时间片轮转调度

一、实验目的

·调试EOS的线程调度程序，熟悉基于优先级的抢先式调度。

·为EOS添加时间片轮转调度，了解其它常用的调度算法。

二、实验内容

1、执行了实验指导书3.2的步骤，学习了“rr”命令是如何测试时间片轮转调

度的。算法实现原理是，按进程到达顺序（FCFS原则）将进程依次加入就绪队

列当中，然后将CPU分配给位于队首的进程，确定一个时间片，让该进程执行

一个时间片。当该进程执行时间到时，该进程可能已经执行完毕（可能在时间片

未到时就以及执行完毕），或者未执行完毕，如果是前者只需将进程弹出队列即

可，如果是后者则将该进程加入队尾，并将CPU分配给新的队首进程，如此循

环。在没有时间片轮转调度时的执行结果如下图所示。

2、执行了实验指导书3.3的步骤，对EOS的线程调度程序PspSelectNextThread

函数进行调试，学习了就绪队列、就绪位图以及线程的优先级是如何在线程调度

程序中协同工作的。

调试当前线程不被抢先的情况：基于优先级的抢先式调度算法，新建的第0

个线程会一直运行，而不会被其它同优先级的新建线程或者低优先级的线程抢先。

通过调试可以观察到“rr”命令新建的第0个线程始终处于运行状态，而不会

被其它具有相同优先级的线程抢先。对在EOS内核中实现这种调度算法进行调

试，刷新“就绪线程队列”窗口，观察到如下图结果。在“监视”窗口中添加表

达式“/tPspReadyBitmap”，以二进制格式查看就绪位图变量的值，此时就绪位

图的值为100000001，表示优先级为8和0的两个就绪队列中存在就绪线程。

在“快速监视”对话框的“表达式”中输入表达式“*PspCurrentThread”，查看

当前正在运行的线程（即被中断的线程）的线程控制块中各个域的值。

通过以上调试线程调度函数PspSelectNextThread的执行过程，“rr”命令新

建的第0个线程在执行线程调度时没有被抢先的原因可以归纳为两点：

(1)第0个线程仍然处于“运行”状态；

(2)没有比其优先级更高的处于就绪状态的线程。

调试当前线程被抢先的情况：如果有比第0个新建的线程优先级更高的线程

进入就绪状态，则第0个新建的线程就会被抢先，例如在第0个线程运行的过程

中，按下空格键，就会让之前处于阻塞状态的控制台派遣线程进入就绪状态，而

控制台派遣线程的优先级为24，高于优先级为8的第0个新建的线程，线程调

度函数就会让控制台派遣线程抢占处理器。

通过调试，刷新“就绪线程队列”窗口，观察到下图内容，可以看到，在

32位就绪位图中第24位用绿色高亮显示且值为1，说明优先级为24的就绪队

列中存在就绪线程。在“32个链表头组成的就绪队列”中可以查看优先级为24的

就绪队列中挂接了一个处于就绪状态的线程，进一步可确认其为控制台派遣线程。

由于线程调度函数PspSelectNextThread在前面扫描就绪位图时已经发现

了存在优先级为24的就绪线程，其优先级高于正在运行的第0个新建的线程，

所以在刚刚执行的语句中将当前正在运行的第0个新建的线程放入优先级为8

的就绪队列的队首，并将其状态设置为就绪状态。此时刷新“就绪线程队列”窗

口，可以看到新建的第0个线程已经挂接在了优先级为8的就绪队列的队首，

优先级为8的就绪队列中一共挂接了10个线程。

继续进行调试，直到在PspSelectNextThread函数返回前中断执行，此时，

优先级为24的控制台派遣线程已经进入了运行状态，在中断返回后，就可以开

始执行了。刷新“就绪线程队列”窗口，可以看到线程调度函数已经将控制台派

遣线程移出了就绪队列。

通过以上的调试过程，我观察到了基于优先级的抢先式调度算法中高优先级

线程抢占处理器的完成过程和源代码实现。

在每个线程拥有优先级和时间配额后，通常线程先在许多等待函数的调用中

进入等待状态，进入等待状态线程的时间配额不会被重置，而是在等待事件出现

时，线程的时间配额被减1相当于1/3个时钟间隔；如果线程的优先级大于等于

14在等待事件出现时，线程的优先级被重置。可能在这两种情况下出现抢先的

情况：一个是高优先级线程的等待完