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操作系统原理实验报告——冯春霖_Lab41 实验目标与要求： 实验旨在让学生掌握POSIX线程库（Pthread）API，用于线程创建、终止等操作，并提升并发编程能力。 实验环境： 使用Virtualbox虚拟机搭配Ubuntu操作系统，或其他平台与Linux系统的组合。 实验内容与设计： 1. 任务1 a. 在主线程中创建一个新的线程。 b. 将两个整数传递给新线程，由新线程计算这两个整数的和。 2. 任务2 a. 定义长度为200000的整数数组。 b. 随机初始化整数数组。 c. 对初始化后的整数数组进行排序，并使用"time"命令测量时间消耗。 3. 任务3 编写C程序，将两个已排序的整数数组合并成一个单一的有序整数数组。 4. 任务4 a. 在VirtualBox中将虚拟机的CPU数量设置为至少2。 b. 定义两个全局整数数组a和b，长度均为200000。 c. 随机初始化数组a。 d. 在主线程中创建两个新线程，分别对数组a的第一半和第二半进行排序。 e. 主线程等待两个新线程结束，然后将排序后的数组a的第一半和第二半合并到数组b中。 f. 比较多线程程序的时间消耗与任务2中的时间，计算加速比。 实验步骤与源代码： 对于任务1，代码截图显示参数被正确传入，程序运行结果也显示参数被成功接收并进行计算。具体代码如下（示例代码）： ```c #include <pthread.h> #include <stdio.h> void* sum_thread(void* args) { int* nums = (int*)args; int result = nums[0] + nums[1]; printf("Sum: %d\n", result); pthread_exit(NULL); } int main() { int num1 = 5, num2 = 10; pthread_t tid; pthread_create(&tid, NULL, sum_thread, (void*)&num1); pthread_join(tid, NULL); return 0; } ``` 对于任务2和任务4，由于没有提供具体代码，我们只能概述步骤： - 任务2：可以使用快速排序或归并排序等算法，初始化数组后，用"time"命令记录排序前后的系统时间差。 - 任务4：创建线程前，需先初始化数组a，然后使用pthread_create创建两个线程分别处理数组a的一半。主线程使用pthread_join等待线程结束。将两个排序好的半数组合并到b中，并再次使用"time"命令比较时间。 总结： 本实验通过四个任务，使学生深入理解了Pthread库在并发编程中的应用，包括线程创建、通信以及同步。同时，通过对比单线程和多线程排序的性能，强调了多核处理器环境下并发编程的优势。实验中涉及的编程技巧和时间分析方法对软件工程专业的学生来说是宝贵的实践经验和理论知识。