プロセスとスレッド、アドレス空間 10/15

課題１

異なるプロセスのメモリ空間（アドレス空間）は独立である。OS はメモリを 仮想的に多重化し、各プロセスそれぞれに別々（であるかのよう）なメモリを提供する。 各プロセスは他のプロセスを全く意識せずに メモリを使用しており、逆に他のプロセスのメモリ空間には全くアクセスできない。 これを実際に確認してみよう。

1. プログラム process.cpp を読み、実行結果を 予想しなさい。予想とその根拠を文書として記録しなさい。 （完全な予測はできない。できる範囲で予測しなさい。）

2. プログラムを実際に実行し、その結果と自分の予想に違いがあれば その理由を検討しなさい。

課題２

スレッドとは何か？ 理屈はともかく、実例を見てみよう。以下の プログラムについて、 「予想→実験→結果の検討」を行いなさい。

1. ex1.cpp （←これは簡単なので深く考えすぎないこと。）
2. thread-1.cpp
   予想に際して "man pthread_create" を参照すること。また、 コンパイルするときには、リンクオプションとして -lpthread をつける必要がある。

課題３

以下の記述が理解できるか、自問してみなさい。解らない点があれば質問しなさい。

• スレッドの起動はサブルーチン呼出とは違う。
  起動されたスレッドは親プログラム（親スレッド）と並行して実行される。
• スレッドの起動と fork, exec によるプロセスの生成は違う。
  起動されたスレッドは指定された関数を実行する。fork によって 作られた子プロセスは親と同じコードを実行する。

課題４

親スレッドが子スレッドより先に終了するとどうなるか、以下のプログラムを 実行して確認しなさい。 必要に応じてオンラインマニュアルを参照すること。

1. thread-2.cpp
2. thread-3.cpp

課題５

スレッドは、プロセスと同じく「実行状態にあるプログラム」であり、 OS により独立な CPU 資源を与えられる。 しかし、メモリ資源は独立には与えられない点がプロセスと異なる。 pthread_create で生成されるスレッドは全て親スレッドとアドレス空間を 共有する。（必然的に子スレッド同士のアドレス空間も共通となる）

1. 無限ループを実行する２つ以上のスレッドを含むプログラムを作り、 実行しなさい。その時、top で２つのスレッドの CPU 使用率を 確認しなさい。 実験に使用した無限ループプロセス（スレッド） を後に残さず、確実に終了させること。

2. （提出課題） 課題１の process.cpp は 「異なるプロセスにおいては、同じ論理アドレスに対応する変数でも実体は 異なる」ことを示している。これを参考にして、アドレス空間を共有する スレッドにおいては、同じアドレスに対応する変数は同一のものであることを 示すプログラムを作りなさい。それを実行して、結果を検討しなさい。
   • 提出〆切：１０月２１日（火）１７：００
     
   • 提出方法：電子メールで に送る。 Subject（件名）を OS-1015 とすること。
   • 配点：３点