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计算机系统软件方案一实验报告

实验目的

实现以下功能：

  • 嵌入shell的lisp解释器
  • 多级反馈进程调度算法
  • 共享内存
  • 状态栏

实验环境

  • operating system: Fedora release 28 (Twenty Eight)
  • compiler: gcc (GCC) 8.1.1 20180502 (Red Hat 8.1.1-1)
  • debug: GNU gdb (GDB) Fedora 8.1-18.fc28
  • editor: GNU Emacs 26.1
  • vm: qemu

实验内容

嵌入shell的lisp解释器

在scsh.c中实现lisp语法解释器，涉及到pipe.c,sysfile.c,file.h等具体实现：

  • memo文件类型，实现将输出重定向到内存中
  • defun : 定义函数
  • pipe: 实现pipe函数
  • if: 条件控制
  • equal: 字符串比较
  • minus: 减法
  • con: 并行运行指令
  • pend: 串行运行指令
  • repeat: 重复串行运行指令n次
  • clk: 输出指令运行的时间片个数

多级反馈进程调度算法

在proc.c中实现lisp语法解释器，具体实现：

  • 进程优先级与多级队列
  • 时间片个数调整

共享内存

在vm.c，proc.c，sysproc.c等文件中实现共享内存，具体实现：

  • 根据key得到共享内存虚拟地址
  • 更据key释放共享内存
  • 对共享内存物理地址进行管理

状态栏

在console.c等文件中实现状态栏，具体实现： //to do

技术实现详情

嵌入shell的lisp解释器

数据结构与函数：

struct sexp //s表达式
struct atom //原子表达式
struct list //列表表达式
struct func //函数体，用于储存定义的函数
struct shared //函数储存在全局共享内存中
void runexp(struct sexp *exp)//运行表达式
struct sexp *parsesexp(char **, char *)//解析表达式
void defunc(struct list *lst) //定义函数
void storeexp(struct sexp **st, struct sexp *exp)//储存函数体到某一片内存中

多级反馈进程调度算法

数据结构:

struct pqueue //优先队列
void qpush(struct proc* np)//进程入队列
void scheduler(void)//多级反馈进程调度

共享内存

proc.c

  • getshared函数：根据key得到虚拟共享内存地址
  • releaseshared函数：释放虚拟共享内存

sysproc.c

  • getsharem系统调用
  • releasesharem系统调用

vm.c

  • sharedmemo结构体：存储全局共享内存物理地址
  • sharevm函数：申请物理内存
  • desharevm函数：释放物理内存

状态栏

console.c

  • title函数：显示状态栏

其他改动

系统调用

extern int sys_trace(void);
extern int sys_getsharem(void);//获取共享内存
extern int sys_releasesharem(void);//释放共享内存
extern int sys_split(void);//todo
extern int sys_memo(void);//lisp 表达式运行缓存
extern int sys_getmemo(void);//获取lisp 表达式运行缓存
extern int sys_setmemo(void);//刷新共享内存
extern int sys_att(void);//返回系统时间

shell命令

  • pecho: 无换行符的echo
  • scsh: lisp shell

数据结构

struct cpu{
  int rtime;//时钟记录
  char consflag;//控制台输出锁
}
struct proc {
  struct proc* next;//位于优先队列的下一个进程
  uint priority;//优先级
  uint timepiece;//时间片个数
  char sharedrec[MAXSHAREDPG];//共享内存记录
  int widx;//todo
}

技术难点

嵌入shell的lisp解释器

  • S表达式的求解需要将程序的输出缓存到内存中，据此需要一个类似pipe的机制，将程序的输出重定向到内存中，再从内存中读入。 因此需要实现新的文件类型：memo，以及与之相关的读写操作。
  • 函数定义需要储存AST（语法分析树）到一片连续的共享内存中，需要实现函数的存储，索引和调用。

用户手册

嵌入shell的lisp解释器

开机在sh下输入scsh命令进入lisp解释器 lisp表达式如下：

;; 应用函数
(fun param1 param2 param3)
;; 比如(ls)为执行ls，(ls .)为执行参数为.的ls
;; 列表
'(a b c)
;; 目前用作函数定义的参数列表
;; defun
(defun funcname '(param1 param2) (exp param1 param2))
;; 比如(defun f '(x y) (echo x running y result (x y)))
;; (f echo a) 输出为 echo running a result a
比如：
```scheme
(defun f0 '(x) (pipe (grep x) (echo 123)))
;; (f0 12) 输出123, 即将echo 123的内容pipe到grep 12中
((pecho ls) (pecho .))
;; 等价于(ls .), pecho为无换行符的echo
(defun q '(x y n) (if (equal n 0) (clk (con x y)) (clk (pend x y))))
;; (q (ls) (repeat 10 (ls)) 0) 即输出将ls和repeat 10 (ls)并行执行的时间
;; (q (ls) (repeat 10 (ls)) 1) 即输出将ls和repeat 10 (ls)串行执行的时间，

共享内存

系统调用：

  • getsharem系统调用：根据key得到共享内存地址
  • releasesharem系统调用：根据key释放共享内存

状态栏

进入系统可见

成员分工

  • 苏乐： 嵌入shell的lisp解释器, 多级反馈进程调度算法, 共享内存, 状态栏, 文档，ppt
  • 胡凌峰： 多级反馈进程调度算法, 共享内存, 文档，ppt
  • 李天阳： 多级反馈进程调度算法, 共享内存, 文档，ppt
  • 房泽华： 多级反馈进程调度算法, 共享内存, 文档，ppt