Системное программирование.
Процессы и потоки

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Системное программирование. Процессы и потоки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Системное программирование (или программирование систем) — подраздел программирования, заключающийся в работе над системным программным обеспечением.

Определение «системное» подчеркивает тот факт, что результаты этого вида программирования существенно меняют свойства и возможности вычислительной системы. В то же время бесспорным остаётся тот факт, что в определенной степени этот результат имеет место при применении любых программ, выполняемых в вычислительной системе. Поэтому между программированием «системным» и «несистемным» (прикладным программированием") нет четкой границы.

Вычислительная система имеет иерархическую структуру, которую можно представить в виде набора вложенных слоев, на внешнем из которых находятся прикладные программы, а на самом внутреннем — аппаратура компьютера. Условная степень системности нарастает при программировании, затрагивающем все более внутренние уровни системы.

Одной из основных отличительных черт системного программирования по сравнению с прикладным заключается в том, что результатом последнего является выпуск программ для взаимодействия с пользователем (например, текстовый процессор). В то время как результатом системного программирования является выпуск программ для взаимодействия с аппаратным обеспечением (например, дефрагментация жёсткого диска), что подразумевает сильную зависимость таких программ от аппаратной части.

Приложению передается два числовых параметра. Приложение должно запустить несколько копий любого стандартного оконного приложения, входящего в поставку операционной системы. Для ОС семейства Windows это может быть, например, блокнот. Количество копий дочерних процессов задается первым числовым параметром. Второй числовой параметр должен содержать количество секунд, по истечению которых родительский процесс принудительно завершает работу дочерних процессов.

Теория и краткое описание Основное предназначение процессов — представление операционной системе полного контроля над вычислительной системой и выполняемыми на ней задачами. Поскольку все прикладные программы представлены в виде набора исполняющихся процессов, то операционная система может выполнять различные действия по управлению ходом их выполнения, например, приостанавливать один процесс и предоставлять ресурсы другому, что дает возможность нескольким задачам работать поочередно в однопроцессорной системе. Такое последовательное исполнение нескольких процессов называется псевдопараллельностью. В то время как один из конкурирующих процессов выполняется, остальные ждут своей очереди.

Для выполнения задания используются специальные функции для открытия приложений и завершения работы приложений. Эти функции указаны в следующем пункте. Также задействованы простейшие функции ввода для задания параметров времени и количества открытых окон приложения «Блокнот».

Текст программы.

#include.

using namespace std;

int main (int argc, char *argv[]).

int num_process;

int process_live_time;

int x;

int t;

cout<<" vvedite collichestvi okon «; // Задаётся первый параметр — колличество окон.

cin>>x;

cout<<" vvedite vremya gizni okon «; // задается второй параметр — время до принудительного закрытия окон.

cin>>t;

if (argc < 3) { // должно быть не меньше трех параметров.

num_process = x;

process_live_time = t;

else {.

// параметры указанны в виде строки. нужно преобразовать в число.

num_process = atoi (argv[1]);

process_live_time = atoi (argv[2]);

QString target = «c:/WINDOWS/notepad.exe» ;

STARTUPINFO * si = new STARTUPINFO[num_process];

PROCESS_INFORMATION *pi = new PROCESS_INFORMATION[num_process];

for (int i=0; i.

memset (&si[i], 0, sizeof (STARTUPINFO));

memset (&pi[i], 0, sizeof (PROCESS_INFORMATION));

si[i]. cb = sizeof si;

CreateProcess (target.toStdWString ().c_str (), 0, 0, FALSE, 0, 0, 0, 0, &si[i], &pi[i]);

Sleep (process_live_time*1000); // поток зависает на process_live_time секунд.

for (int i=0; i.

:PostThreadMessage (pi[i]. dwThreadId, WM_QUIT, 0, 0);

WaitForSingleObject (pi[i]. hProcess, INFINITE);

CloseHandle (pi[i]. hProcess);

CloseHandle (pi[i]. hThread);

cout << «Kill them all» << endl;

system («pause»);

Результат После старта программы открывается окно ввода данных. Здесь необходимо ввести параметры, где первая строка — это количество открываемых приложений, а вторая время работы приложений (рисунок 7).

Рисунок 7 — Работа программы По истечении времени, введенном во второй строке программа завершает процессы и выдаёт сообщение об их закрытии (рисунок 8).

Рисунок 8 — Завершение работы окон Создать приложение с 6 потоками для каждого из которых должны быть предусмотрены возможности управления: приостановка, смена приоритетов, возобновление, повторный запуск, завершение.

Теоретическая часть задания Во многих задачах можно выделить ряд подзадач, каждую из которых возможно решить или независимо от других подзадач, или с их минимальной кооперацией. При этом подзадачи выполняются конкурентно (в однопроцессорной системе) или параллельно в многопроцессорной системе. В многопоточной модели каждая такая подзадача существует как индивидуальный поток выполнения внутри одного и того же процесса. При этом процесс делится на две части. Одна часть содержит ресурсы, используемые через всю программу, такие как программный код и глобальные данные. Другая содержит информацию, относящуюся к состоянию выполнения, например, программный счетчик и стек. Эта часть называется потоком.

Текст программы.

#ifndef MAIN_WINDOW_H.

#defineMAIN_WINDOW_H.

#include.

static int max_time = 10 000 000;

class thread_t: public QThread.

Q_OBJECT.

size_t progress;

virtual void run().

{// это функция которая будет выполняться в отдельных потоках (паралельно с другими).

// каждая копия загрузит 1 ядро процессора на 100%.

_end = pause = false;

for (int i=0; i<200; i++).

for (int j=1; j.

progress += progress*progress*10/j;

emit signalForProgressBar (i);//сигнал обновить прогрессБар. высылается всего 200 раз.

if (_end) break;

while (pause) Sleep (10);

public:

bool _end, pause;

thread_t (QWidget *parent = 0).

: QThread (parent).

~thread_t().

if (isRunning ()).

wait ();

signals:

void signalForProgressBar (int);

};

class box_wgt_t: public QGroupBox.

Q_OBJECT.

QProgressBar *bar = new QProgressBar (this);

QRadioButton *high_property = new QRadioButton (trUtf8(«Высокий приоритет»), this);

QRadioButton *nomal_property = new QRadioButton (trUtf8(«Обычный приоритет»), this);

QRadioButton *low_property = new QRadioButton (trUtf8(«Низкий приоритет»), this);

QPushButton *pause_button = new QPushButton (trUtf8(«Приостановить поток»), this);

QPushButton *resume_button = new QPushButton (trUtf8(«Возобновить поток»), this);

QPushButton *start_button = new QPushButton (trUtf8(«Перезапустить поток»), this);

QPushButton *stop_button = new QPushButton (trUtf8(«Остановить поток»), this);

QGridLayout *lay = new QGridLayout (this);

thread_t *thread = 0;

public:

box_wgt_t (const char* name, QWidget *parent = 0).

: QGroupBox (trUtf8(name), parent).

bar->setMinimum (0);

bar->setMaximum (200);

lay->addWidget (bar, 0, 0, 1, 3);

lay->addWidget (start_button, 1, 0);

lay->addWidget (stop_button, 1, 1);

stop_button->setEnabled (false);

lay->addWidget (pause_button, 2, 0);

pause_button->setEnabled (false);

lay->addWidget (resume_button, 2, 1);

resume_button->setEnabled (false);

lay->addWidget (low_property, 3, 0);

lay->addWidget (nomal_property, 4, 0);

lay->addWidget (high_property, 5, 0);

connect (pause_button, SIGNAL (clicked ()), this, SLOT (pause_thread ()));

connect (resume_button, SIGNAL (clicked ()), this, SLOT (resume_thread ()));

connect (start_button, SIGNAL (clicked ()), this, SLOT (start_thread ()));

connect (stop_button, SIGNAL (clicked ()), this, SLOT (stop_thread ()));

connect (nomal_property, SIGNAL (clicked ()), this, SLOT (priority_func ()));

connect (low_property, SIGNAL (clicked ()), this, SLOT (priority_func ()));

connect (high_property, SIGNAL (clicked ()), this, SLOT (priority_func ()));

public slots:

void priority_func ().

// Priority {.

// IdlePriority,.

// LowestPriority,.

// LowPriority,.

// NormalPriority,.

// HighPriority,.

// HighestPriority,.

thread->setPriority (QThread:HighestPriority);

void pause_thread () {.

thread->pause = true;

pause_button->setEnabled (false);

resume_button->setEnabled (true);

void resume_thread () {.

thread->pause = false;

resume_button->setEnabled (false);

pause_button->setEnabled (true);

void start_thread () {.

start_button->setEnabled (false);

stop_button->setEnabled (true);

thread = new thread_t (0);

connect (thread, SIGNAL (signalForProgressBar (int)), this, SLOT (set_progress (int)));

thread->start ();

pause_button->setEnabled (true);

void stop_thread () {.

thread->_end = true;

thread->pause = false;

thread->exit ();

delete thread;

resume_button->setEnabled (false);

pause_button->setEnabled (false);

start_button->setEnabled (true);

stop_button->setEnabled (false);

void set_progress (int i) {.

bar->setValue (i);

};

class main_wgt_t: public QWidget.

Q_OBJECT.

QGridLayout *lay = new QGridLayout (this);

box_wgt_t *thread1 = new box_wgt_t («Поток № 1», this);

box_wgt_t *thread2 = new box_wgt_t («Поток № 2», this);

box_wgt_t *thread3 = new box_wgt_t («Поток № 3», this);

box_wgt_t *thread4 = new box_wgt_t («Поток № 4», this);

box_wgt_t *thread5 = new box_wgt_t («Поток № 5», this);

box_wgt_t *thread6 = new box_wgt_t («Поток № 6», this);

public:

main_wgt_t (QWidget *parent = 0).

: QWidget (parent).

lay->setRowStretch (0,0);

lay->setColumnStretch (0,0);

lay->addWidget (thread1,0,0);

lay->addWidget (thread2,0,1);

lay->addWidget (thread3,0,2);

lay->addWidget (thread4,1,0);

lay->addWidget (thread5,1,1);

lay->addWidget (thread6,1,2);

private slots:

};

class main_window_t: public QMainWindow.

Q_OBJECT.

public:

main_window_t ().

setCentralWidget (new main_wgt_t (this));

setWindowTitle («Threads»);

setMinimumHeight (200);

setMinimumWidth (200);

show ();

};

#endif // MAIN_WINDOWS_H.

Результат Создано 6 настраиваемых потоков с возможностью назначение одного из трех приоритетов. Ресурсы системы охотней расходуются на наиболее приоритетный поток, соответственно потоки с высоким приоритетом обрабатываются быстрее (рисунок 9).

Рисунок 9 — Программа работы с потоками.

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой