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authorBen Pfaff <blp@cs.stanford.edu>
Fri, 17 Sep 2004 06:51:46 +0000 (06:51 +0000)
committerBen Pfaff <blp@cs.stanford.edu>
Fri, 17 Sep 2004 06:51:46 +0000 (06:51 +0000)
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doc/threads.texi

index 4b3bbefc4f68dc14b0e84d00167ff8d99fe95a1c..1434a635ecdae320d66bd1a56ed9a977c2438e8c 100644 (file)
@@ -65,9 +65,10 @@ There are a few exceptions:
 
 @itemize @bullet
 @item
 
 @itemize @bullet
 @item
-Project 1 has a few parts that we must be able to turn on and off via
-conditional compilation.  You must use the macros we specify for those
-parts.
+Problem 1-4, the advanced scheduler.  We must be able to turn this on
+and off with a compile time directive.  You must use the macro name we
+specify for that part.  @xref{Problem 1-4 Advanced Scheduler}, for
+details.
 
 @item
 Code written for extra credit may be included conditionally.  If the
 
 @item
 Code written for extra credit may be included conditionally.  If the
index 168ee79ca7e054e6a33f55a07c254becb77034f4..fbd8ac33e5c751add91b795952ffeb308fc46a79 100644 (file)
@@ -174,7 +174,7 @@ directories and page tables.  This will be more important to you in
 project 3.  For now, you can ignore it.
 @end table
 
 project 3.  For now, you can ignore it.
 @end table
 
-
+FIXME devices and lib directories?
 
 @node Debugging versus Testing
 @section Debugging versus Testing
 
 @node Debugging versus Testing
 @section Debugging versus Testing
@@ -205,6 +205,7 @@ thread switches.  That means that running the same test several times
 doesn't give you any greater confidence in your code's correctness
 than does running it only once.
 
 doesn't give you any greater confidence in your code's correctness
 than does running it only once.
 
+FIXME
 So, to make your code easier to test, we've added a feature to Bochs
 that makes timer interrupts come at random intervals, but in a
 perfectly predictable way.  In particular, if you put a line
 So, to make your code easier to test, we've added a feature to Bochs
 that makes timer interrupts come at random intervals, but in a
 perfectly predictable way.  In particular, if you put a line
@@ -234,21 +235,22 @@ be justified in your @file{DESIGNDOC} file.  If you're not sure you're
 justified, ask!
 
 While all parts of this assignment are required if you intend to earn
 justified, ask!
 
 While all parts of this assignment are required if you intend to earn
-full credit on this project, keep in mind that Problem 2 (Join) will
+full credit on this project, keep in mind that Problem 1-2 (Join) will
 be needed for future assignments, so you'll want to get this one
 right.  We don't give out solutions, so you're stuck with your Join
 be needed for future assignments, so you'll want to get this one
 right.  We don't give out solutions, so you're stuck with your Join
-code for the whole quarter.  Problem 1 (Alarm Clock) could be very
+code for the whole quarter.  Problem 1-1 (Alarm Clock) could be very
 handy, but not strictly required in the future.  The upshot of all
 this is that you should focus heavily on making sure that your
 handy, but not strictly required in the future.  The upshot of all
 this is that you should focus heavily on making sure that your
-implementation of Join works correctly, since if it's broken, you will
-need to fix it for future assignments.  The other parts can be turned
-off in the future if you find you can't make them work quite right.
+implementation of @code{thread_join()} works correctly, since if it's
+broken, you will need to fix it for future assignments.  The other
+parts can be turned off in the future if you find you can't make them
+work quite right.
 
 
-Also keep in mind that Problem 4 (the MLFQS) builds on the features you
-implement in Problem 3, so to avoid unnecessary code duplication, it
+Also keep in mind that Problem 1-4 (the MLFQS) builds on the features you
+implement in Problem 1-3, so to avoid unnecessary code duplication, it
 would be a good idea to divide up the work among your team members
 would be a good idea to divide up the work among your team members
-such that you have Problem 3 fully working before you begin to tackle
-Problem 4.
+such that you have Problem 1-3 fully working before you begin to tackle
+Problem 1-4.
 
 @node Problem 1-1 Alarm Clock
 @section Problem 1-1: Alarm Clock
 
 @node Problem 1-1 Alarm Clock
 @section Problem 1-1: Alarm Clock
@@ -276,18 +278,30 @@ in milliseconds or some other unit.
 @node Problem 1-2 Join
 @section Problem 1-2: Join
 
 @node Problem 1-2 Join
 @section Problem 1-2: Join
 
-Implement @code{thread_join(struct thread *)} in
-@file{threads/thread.c}.  There is already a prototype for it in
-@file{threads/thread.h}, which you should not change.  This function
-causes the currently running thread to block until thread passed as an
-argument exits.  If A is the running thread and B is the argument,
-then we say that ``A joins B'' in this case.
+Implement @code{thread_join(tid_t)} in @file{threads/thread.c}.  There
+is already a prototype for it in @file{threads/thread.h}, which you
+should not change.  This function causes the currently running thread
+to block until the thread whose thread id is passed as an argument
+exits.  If A is the running thread and B is the argument, then we say
+that ``A joins B'' in this case.
+
+Incidentally, we don't use @code{struct thread *} as
+@file{thread_join()}'s parameter type because a thread pointer is not
+unique over time.  That is, when a thread dies, its memory may be,
+whether immediately or much later, reused for another thread.  If
+thread A over time had two children B and C that were stored at the
+same address, then @code{thread_join(@r{B})} and
+@code{thread_join(@r{C})} would be ambiguous.  Introducing a thread id
+or @dfn{tid}, represented by type @code{tid_t}, that is intentionally
+unique over time solves the problem.  The provided code uses an
+@code{int} for @code{tid_t}, but you may decide you prefer to use some
+other type.
 
 The model for @code{thread_join()} is the @command{wait} system call
 in Unix-like systems.  (Try reading the manpages.)  That system call
 can only be used by a parent process to wait for a child's death.  You
 should implement @code{thread_join()} to have the same restriction.
 
 The model for @code{thread_join()} is the @command{wait} system call
 in Unix-like systems.  (Try reading the manpages.)  That system call
 can only be used by a parent process to wait for a child's death.  You
 should implement @code{thread_join()} to have the same restriction.
-That is, a thread may only join on its immediate children.
+That is, a thread may only join its immediate children.
 
 A thread need not ever be joined.  Your solution should properly free
 all of a thread's resources, including its @code{struct thread},
 
 A thread need not ever be joined.  Your solution should properly free
 all of a thread's resources, including its @code{struct thread},
@@ -300,9 +314,8 @@ multiple times is equivalent to joining it once, because T has already
 exited at the time of the later joins.  Thus, joins on T after the
 first should return immediately.
 
 exited at the time of the later joins.  Thus, joins on T after the
 first should return immediately.
 
-The behavior of calling @code{thread_join()} on an thread that is not
-the caller's child is undefined.  You need not handle this case
-gracefully.
+Calling @code{thread_join()} on an thread that is not the caller's
+child should cause the caller to return immediately.
 
 Consider all the ways a join can occur: nested joins (A joins B when B
 is joined on C), multiple joins (A joins B, then A joins C), and so
 
 Consider all the ways a join can occur: nested joins (A joins B when B
 is joined on C), multiple joins (A joins B, then A joins C), and so
@@ -315,15 +328,23 @@ Be careful to program this function correctly.  You will need its
 functionality for project 2.
 
 @node Problem 1-3 Priority Scheduling
 functionality for project 2.
 
 @node Problem 1-3 Priority Scheduling
-@section Problem 1-3 Priority Scheduling
-
-Implement priority scheduling in Pintos.  Priority
-scheduling is a key building block for real-time systems.  Implement functions
-@code{thread_set_priority()} to set the priority of a thread and
-@code{thread_get_priority()} to get the priority of a thread.  There
-are already prototypes for these functions in @file{threads/thread.h},
+@section Problem 1-3: Priority Scheduling
+
+Implement priority scheduling in Pintos.  Priority scheduling is a key
+building block for real-time systems.  Implement functions
+@code{thread_set_priority()} to set the priority of the running thread
+and @code{thread_get_priority()} to get the running thread's priority.
+(A thread can examine and modify only its own priority.)  There are
+already prototypes for these functions in @file{threads/thread.h},
 which you should not change.
 
 which you should not change.
 
+Thread priority ranges from @code{PRI_MIN} (0) to @code{PRI_MAX} (59).
+The initial thread priority is passed as an argument to
+@code{thread_create()}.  If there's no reason to choose another
+priority, use @code{PRI_DEFAULT} (29).  The @code{PRI_} macros are
+defined in @file{threads/thread.h}, and you should not change their
+values.
+
 When a thread is added to the ready list that has a higher priority
 than the currently running thread, the current thread should
 immediately yield the processor to the new thread.  Similarly, when
 When a thread is added to the ready list that has a higher priority
 than the currently running thread, the current thread should
 immediately yield the processor to the new thread.  Similarly, when
@@ -347,17 +368,17 @@ You will need to account for all different orders that priority
 donation and inversion can occur.  Be sure to handle multiple
 donations, in which multiple priorities are donated to a thread.  You
 must also handle nested donation: given high, medium, and low priority
 donation and inversion can occur.  Be sure to handle multiple
 donations, in which multiple priorities are donated to a thread.  You
 must also handle nested donation: given high, medium, and low priority
-threads H, M, and L, respectively, and supposing H is waiting on a
-lock that M holds and M is waiting on a lock that L holds, both M and
-should be boosted to H's priority.
+threads H, M, and L, respectively, if H is waiting on a lock that M
+holds and M is waiting on a lock that L holds, then both M and L
+should be boosted to H's priority.
 
 You only need to implement priority donation when a thread is waiting
 
 You only need to implement priority donation when a thread is waiting
-for a lock held by a lower-priority thread. You do not need to
+for a lock held by a lower-priority thread.  You do not need to
 implement this fix for semaphores, condition variables or joins.
 However, you do need to implement priority scheduling in all cases.
 
 @node Problem 1-4 Advanced Scheduler
 implement this fix for semaphores, condition variables or joins.
 However, you do need to implement priority scheduling in all cases.
 
 @node Problem 1-4 Advanced Scheduler
-@section Problem 1-4 Advanced Scheduler
+@section Problem 1-4: Advanced Scheduler
 
 Implement Solaris's multilevel feedback queue scheduler (MLFQS) to
 reduce the average response time for running jobs on your system.
 
 Implement Solaris's multilevel feedback queue scheduler (MLFQS) to
 reduce the average response time for running jobs on your system.
@@ -366,13 +387,18 @@ the MLFQS requirements.
 
 Demonstrate that your scheduling algorithm reduces response time
 relative to the original Pintos scheduling algorithm (round robin) for
 
 Demonstrate that your scheduling algorithm reduces response time
 relative to the original Pintos scheduling algorithm (round robin) for
-at least one workload of your own design (i.e. in addition to the
+at least one workload of your own design (i.e.@: in addition to the
 provided test).
 
 You may assume a static priority for this problem. It is not necessary
 to ``re-donate'' a thread's priority if it changes (although you are
 free to do so).
 
 provided test).
 
 You may assume a static priority for this problem. It is not necessary
 to ``re-donate'' a thread's priority if it changes (although you are
 free to do so).
 
+You must write your code so that we can turn the MLFQS on and off at
+compile time.  By default, it must be off, but we must be able to turn
+it on by inserting the line @code{#define MLFQS 1} in
+@file{constants.h}.  @xref{Conditional Compilation}, for details.
+
 @node Threads FAQ
 @section FAQ
 
 @node Threads FAQ
 @section FAQ
 
@@ -402,6 +428,13 @@ be truly temporary).
 
 There is no need to edit the @file{Makefile}s to add a @file{.h} file.
 
 
 There is no need to edit the @file{Makefile}s to add a @file{.h} file.
 
+@item
+@b{How do I write my test cases?}
+
+Test cases should be replacements for the existing @file{test.c}
+file.  Put them in a @file{threads/testcases} directory.
+@xref{TESTCASE}, for more information.
+
 @item
 @b{If a thread finishes, should its children be terminated immediately,
 or should they finish normally?}
 @item
 @b{If a thread finishes, should its children be terminated immediately,
 or should they finish normally?}
@@ -434,8 +467,11 @@ help you determine if you are using interrupts too haphazardly.  We
 want to emphasize that there are only limited cases where this is
 appropriate.
 
 want to emphasize that there are only limited cases where this is
 appropriate.
 
+You might find @file{devices/intq.h} and its users to be an
+inspiration or source of rationale.
+
 @item
 @item
-@b{Where might interrupt-level manipuation be appropriate?}
+@b{Where might interrupt-level manipulation be appropriate?}
 
 You might find it necessary in some solutions to the Alarm problem.
 
 
 You might find it necessary in some solutions to the Alarm problem.
 
@@ -509,7 +545,6 @@ gracefully and should act as a no-op.
 @b{Doesn't the priority scheduling lead to starvation? Or do I have to
 implement some sort of aging?}
 
 @b{Doesn't the priority scheduling lead to starvation? Or do I have to
 implement some sort of aging?}
 
-
 It is true that strict priority scheduling can lead to starvation
 because thread may not run if a higher-priority thread is runnable.
 In this problem, don't worry about starvation or any sort of aging
 It is true that strict priority scheduling can lead to starvation
 because thread may not run if a higher-priority thread is runnable.
 In this problem, don't worry about starvation or any sort of aging
@@ -623,11 +658,10 @@ The correct behavior is to immediately yield the processor.  Your
 solution must act this way.
 
 @item
 solution must act this way.
 
 @item
-@b{What range of priorities should be supported and what should the
-default priority of a thread be?}
+@b{What should @code{thread_get_priority()} return in a thread while
+its priority has been increased by a donation?}
 
 
-Your implementation should support priorities from 0 through 59 and
-the default priority of a thread should be 29.
+The higher (donated) priority.
 @end enumerate
 
 @item Advanced Scheduler FAQs
 @end enumerate
 
 @item Advanced Scheduler FAQs
@@ -640,6 +674,9 @@ Timer interrupts occur @code{TIMER_FREQ} times per second.  You can
 adjust this value by editing @file{devices/timer.h}.  The default is
 100 Hz.
 
 adjust this value by editing @file{devices/timer.h}.  The default is
 100 Hz.
 
+You can also adjust the number of timer ticks per time slice by
+modifying @code{TIME_SLICE} in @file{devices/timer.c}.
+
 @item
 @b{Do I have to modify the dispatch table?}
 
 @item
 @b{Do I have to modify the dispatch table?}