多线程编程模型

多个共享内存的状态机

• C 语言状态机的多个线程
  • 共享所有全局变量
  • 独立的栈帧列表
• 汇编语言状态机的多个线程
  • 共享一个地址空间
  • 独立的寄存器 (SP 指向不同内存位置)

状态迁移

• 选择任意一个线程执行一步

多线程编程模型 (cont'd)

Mosaic 状态机

• “heap” 是共享内存
• sys_sched 主动随机切换线程
  • 单处理器系统：中断会引起切换
    • (这就是为什么死循环不能把机器卡死)
  • 多处理器系统：真正同时执行
    • 相当于无时不刻在切换

模拟多线程程序的行为

• 思考题：我们可以借助共享内存做什么？

多处理器编程：入门

简化的线程 API (thread.h)

• spawn(fn)
  • 创建一个入口函数是 fn 的线程，并立即开始执行
    • void fn(int tid) { ... }
    • 参数 tid 从 1 开始编号
  • 行为：sys_spawn(fn, tid)
• join()
  • 等待所有运行线程的返回 (也可以不调用)
  • 行为：while (done != T) sys_sched()

多处理器编程入门，就这么简单

一个 API 搞定

#include "thread.h"

void T_a() { while (1) { printf("a"); } }
void T_b() { while (1) { printf("b"); } }

int main() {
    create(T_a);
    create(T_b);
}

实现多处理器的利用

• 操作系统会自动把线程放置在不同的处理器上
• CPU 使用率超过了 100%

关于线程的一些疑问 (和解答)

T_a 和 T_b 真的共享内存吗？

• 如何证明/否证这件事？

如何证明线程具有独立堆栈 (以及确定堆栈的范围)？

• 输出混乱，应该如何处理？

更多的 “好问题” 和解决

• 创建线程使用的是哪个系统调用？
• 能不能用 gdb 调试？
  • 基本原则：有需求，就能做到 (RTFM)