实验三多线程编程方法学

C#多线程编程实战（⼀）：线程基础1.1 简介为了防⽌⼀个应⽤程序控制CPU⽽导致其他应⽤程序和操作系统本⾝永远被挂起这⼀可能情况，操作系统不得不使⽤某种⽅式将物理计算分割为⼀些虚拟的进程，并给予每个执⾏程序⼀定量的计算能⼒。

此外操作系统必须始终能够优先访问CPU，并能调整不同程序访问CPU的优先级。

线程正式这⼀慨念的实现。

多线程优点：可以同时执⾏多个计算任务，有可能提⾼计算机的处理能⼒，使得计算机每秒能执⾏越来越多的命令多线程缺点：消耗⼤量的操作系统资源。

多个线程共享⼀个处理器将导致操作系统忙于管理这些线程，⽽⽆法运⾏程序。

1.2 创建线程using System;using System.Threading;namespace MulityThreadNote{class Program{static void Main(string[] args){Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(PrintNumbers));//⽆参数的委托t1.Start();Thread t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(PrintNumbers));//有参数的委托t2.Start(10);Console.ReadLine();}static void PrintNumbers(){Console.WriteLine("Starting...");for (int i = 0; i < 10; i++){Console.WriteLine(i);}}//注意：要使⽤ParameterizedThreadStart，定义的参数必须为objectstatic void PrintNumbers(object count){Console.WriteLine("Starting...");for (int i = 0; i < Convert.ToInt32(count); i++){Console.WriteLine(i);}}}}注释：我们只需指定在不同线程运⾏的⽅法名，⽽C#编译器会在后台创建这些对象1.3 暂停线程using System;using System.Threading;namespace MulityThreadNote{class Program{static void Main(string[] args){Thread t1 = new Thread(PrintNumbersWithDelay);t1.Start();PrintNumbers();Console.ReadLine();}static void PrintNumbers(){Console.WriteLine("Starting...");for (int i = 0; i < 10; i++){Console.WriteLine(i);}}static void PrintNumbersWithDelay(){Console.WriteLine("Starting...");for (int i = 0; i < 10; i++){Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));Console.WriteLine(i);}}}}注释：使⽤Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));暂停线程1.4 线程等待using System;namespace MulityThreadNote{class Program{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Starting...");Thread t = new Thread(PrintNumbersWithDelay);t.Start();t.Join(); //使⽤Join等待t完成PrintNumbers();Console.WriteLine("THread Complete");Console.ReadLine();}static void PrintNumbers(){Console.WriteLine("Starting...");for (int i = 0; i < 10; i++){Console.WriteLine(i);}}static void PrintNumbersWithDelay(){Console.WriteLine("Starting...");for (int i = 0; i < 10; i++){Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));Console.WriteLine(i);}}}}注释：使⽤t.Join(); 等待t完成1.5 终⽌线程using System;using System.Threading;namespace MulityThreadNote{class Program{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Starting Program...");Thread t1 = new Thread(PrintNumbersWithDelay);t1.Start();Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(6));t1.Abort(); //使⽤Abort()终⽌线程Console.WriteLine("Thread t1 has been aborted");Thread t2 = new Thread(PrintNumbers);PrintNumbers();Console.ReadLine();}static void PrintNumbers(){Console.WriteLine("Starting...");for (int i = 0; i < 10; i++){Console.WriteLine(i);}}static void PrintNumbersWithDelay(){Console.WriteLine("Starting...");for (int i = 0; i < 10; i++){Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));Console.WriteLine(i);}}}}注释：使⽤Thread实例的Abort⽅法终⽌线程1.6 检测线程状态using System;using System.Threading;namespace MulityThreadNote{class Program{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Start Program...");Thread t1 = new Thread(PrintNumbersWithStatus);Thread t2 = new Thread(DoNothing);Console.WriteLine(t1.ThreadState.ToString());//获取实例线程状态 t2.Start();t1.Start();for (int i = 0; i < 30; i++)}Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(6));t1.Abort();Console.WriteLine("thread t1 has been aborted");Console.WriteLine(t1.ThreadState.ToString());Console.WriteLine(t2.ThreadState.ToString());Console.ReadLine();}private static void PrintNumbersWithStatus(){Console.WriteLine("Starting...");Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ThreadState.ToString());//获取当前线程状态for (int i = 0; i < 10; i++){Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));Console.WriteLine(i);}}private static void DoNothing(){Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));}}}注释：使⽤Thread.ThreadState获取线程的运⾏状态。

课程设计报告( 2013-- 2014年度第1学期)名称：操作系统原理课程设计院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数： 1成绩：日期：2013年11 月15日《操作系统原理课程设计B》课程设计任务书一、目的与要求1. 理解和掌握操作系统的基本概念、基本组成与工作原理；2. 理解和掌握操作系统中主要功能模块的工作原理及其实现算法；3. 掌握软件模块设计技能；熟悉并能较好地利用软件开发环境独立编程、调试和分析程序运行情况，逐渐形成创新思维和从事系统软件的研究和开发能力。

二、主要内容采用某种程序设计语言，设计与开发一个仿真操作系统，要求具备进程调度、存储器管理、文件及设备管理等基本功能，具体内容包括：1.模拟单处理器系统的进程调度，加深对进程的概念及进程调度算法的理解；2.编写一个多线程程序，加深对现代操作系统中线程的理解；3.编写和调试一个银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法；4.用可变分区算法模拟主存的分配和回收，加深对存储器管理的理解，熟悉各种主存分配方法；根据个人情况选做其中三个。

三、进度计划四、设计（实验）成果要求至少完成主要内容中的3项，统一使用课程设计报告书，文字清楚、工整。

学生姓名：指导教师：2013 年11 月15 日一、课程设计(综合实验)的目的与要求1. 理解和掌握操作系统的基本概念、基本组成与工作原理；2. 理解和掌握操作系统中主要功能模块的工作原理及其实现算法；3. 掌握软件模块设计技能；熟悉并能较好地利用软件开发环境独立编程、调试和分析程序运行情况，逐渐形成创新思维和从事系统软件的研究和开发能力。

二、实验环境Visual C++6.0和JCreator三、设计（实验）正文多线程：用Runnable接口和继承Thread类的方法实现多线程程序。

设计龟兔赛跑，赛程1000米，兔子跑5米，乌龟跑1米，兔子每20米休息500毫秒，乌龟每100米休息500毫秒。

并行程序设计实验报告姓名：学号：一、实验目的通过本次试验，了解使用OpenMP编程的基本方法和MPI的编程方法，通过实践实现的基本程序，掌握基本的线程及进程级并行应用开发技术，能够分析并行性能瓶颈及相应优化方法。

二、实验环境Linux操作系统，mpi库，多核处理器三、实验设计与实现（一）MPI并行程序设计用MPI编写一个greeting程序，编号为0的进程接受其它各进程的“问候”，并在计算机屏幕上显示问候情况。

用MPI编写一个多进程求积分的程序，并通过积分的方法求π的值，结果与π的25位精确值比较。

（二）多线程程序设计用Pthreads或OpenMP编写通过积分的方法求π的程序。

把该程序与相应的MPI程序比较。

用Pthreads或OpenMP编写编写矩阵相乘的程序，观察矩阵增大以及线程个数增减时的情形。

四、实验环境安装（一）MPI环境安装1.安装kylin操作系统的虚拟机（用VirtualBox）2.安装增强功能，使之与windows主机能够文件共享。

3.拷贝mpich-3.0.4.tar.gz到/root/myworkspace/目录下，并解压（tar xzf mpich-3.0.4.tar.gz）4.下面开始安装mkdir /root/myworkspace/mpi./configure --prefix=/root/myworkspace/mpi --disable-f77 --disable-fcmakemake install5.配置环境变量打开/root/.bashrc文件，在文件的末尾加上两行：PATH=$PATH:/root/myworkspace/mpi/binexport PATH保存退出，然后执行命令source /root/.bashrc（二）openMP实验环境安装Visual Studio中修改：项目->属性->c/c++->语言，将“OpenMP支持”改成“是”：五、实验结果及分析（一）MPI并行程序设计实验一：问候发送与接收非零号进程将问候的信息发送给0号进程，0号进程依次接收其它进程发送过来的消息并将其输出。

并行程序设计实验报告实验报告：并行程序设计一、实验目的本实验旨在通过并行程序设计，提高程序的执行效率和性能，减少串行程序在处理大规模数据时出现的效率瓶颈。

二、实验原理1.任务划分：将大规模的任务划分成多个可并行执行的子任务。

2.任务分配：将各个子任务分配给不同的计算单元（如多线程、多进程、多核）进行处理。

3.任务合并：将各个子任务的计算结果进行合并，得到最终的结果。

三、实验内容本次实验主要涉及多线程编程和数据并行编程。

1.多线程编程多线程编程是指在一个单独的程序中同时运行多个线程，利用系统的多核资源来提高程序的执行效率。

多线程编程可以通过线程的创建、启动、运行和同步等操作来实现。

在本实验中，我们将使用C++编程语言，并利用其提供的多线程库来实现多线程编程。

具体步骤如下：（1）使用pthread库创建并启动多个线程。

（2）利用线程同步机制（如互斥锁、信号量等）保证线程的正确执行顺序和数据的正确性。

（3）通过编写并行程序，将大规模任务划分成多个子任务，并分配给不同的线程进行处理。

2.数据并行编程数据并行编程是指将大规模的数据划分成多个小块，并分配给多个计算单元（如GPU）进行并行处理。

每个计算单元都执行相同的计算操作，但操作的数据不同。

在本实验中，我们将使用CUDA平台进行数据并行编程。

（1）利用CUDA编程模型，将计算任务划分成多个线程块，并分配给不同的计算单元执行。

（2）通过编写并行程序，实现数据的划分和映射、任务的分配和协调。

四、实验结果经过多次实验，我们发现并行程序设计在处理大规模数据时能够显著提高程序的执行效率和性能。

相比于串行程序，多线程编程和数据并行编程分别提高了X%和Y%的执行速度。

同时，我们也发现在设计并行程序时，要考虑到数据的划分和映射、任务的分配和协调、线程的同步和通信等方面的问题。

这些问题对于程序的性能和正确性都有着重要的影响。

五、实验总结通过本次实验，我们了解到并行程序设计的基本原理和技术，以及它在优化程序性能和提高执行效率方面的重要作用。