IN 147 Program og maskinvare

Transkript

1 Dagens tema: Kort repetisjon Mengder Lister Enkle listeoperasjoner Programmering av en listepakke Lister med hode og hale Toveislister Hvaeretoperativsystem? En meget kort oversikt over operativsystemenes historie Ark 1 av 24 Forelesning

2 Kunngjøringer Torsdag 22. mars (i morgen) blir det ingen fellesøvelse. IN147-A Dette er siste uke med forelesninger for de som tar kun IN147-A. Obligatorisk oppgave 2 Jeg minner om at obligatorisk oppgave 2 er lagt ut; frist 6. april. Det tar tid å programmere assemblerkode, så start nå! Hint Ingen vettug programmerer skriver linjer assemblerkode og forventer at det virker: Skriv først en triviell utgave (f eks strcpy). Lag et testprogram som sjekker den grundig. Utvid med 3 10 linjer kode. Sjekk grundig på nytt. Å finne fornuftige utviklingssteg er en del av oppgaven! Forelesning Ark 2 av 24

3 Kort repetisjon Cs preprosessor er en tekstbehandler som før kompilering 1. Henter inn filer 2. Ekspanderer makroer 3. Styrer betinget kompilering Eksempel: #ifdef LINUX #include "linux.h" #endif #ifdef SUN #include "sunos.h" #endif Definisjoner kan settes ved kompilering: maskin navn> cc -c -DSUN prog.c Forelesning Ark 3 av 24

4 Programmet make er et hjelpemiddel til å holde orden på kompilering av et stort program med mange separatkompilerte filer. Eksempel: CC = cc CFLAGS = -O -I/hom/kritisk/include -DSUN -DIFI BIN = func1.o func2.o prog.o prog: $(BIN) $(CC) $(CFLAGS) $(BIN) -o prog prog.o: prog.c incl.h $(CC) $(CFLAGS) -c prog.c func1.o: func1.c incl.h $(CC) $(CFLAGS) -c func1.c func2.o: func2.c incl.h $(CC) $(CFLAGS) -c func2.c Forelesning Ark 4 av 24

5 Mengder På en tippekupong kan man velge mellom tre tips: H, U og B. Man kan imdlertid gardere: HU, HB, UB eller HUB. I alt finnes det 8 verdier i mengden over mulige tips i hver kamp: {, {H, {U, {B, {H,U, {H,B, {U,B og {H,U,B. En slik verdi kan lagres som et bit-mønster med 3bit: H U B {H,B x x x x x Forelesning Ark 5 av 24

6 Operasjoner på mengder Det fine med denne representasjonen er at maske-operasjonene fungerer: Snitt ({H,B {H,U={H) kan implementeres som and. Union ({H,B {H,U={H,U,B) kan implementeres som or. Differanse ({H,B\{H,U={B) kan implementeres som and og not. For å teste om et element er med i en mengde må man bruke and og kanskje sll. Forelesning Ark 6 av 24

7 Lister Enkle lister Operasjoner på lister Et par eksempler Hode og hale Toveis lister Fordelene med lister: Dynamiske; plassforbruket tilpasses under kjøringen. Fleksible; innenbyrdes rekkefølge kan lett endres. Generelle; kan simulere andre strukturer. Ulemper med lister: Det kan lett bli en del leting, så lange lister kan være langsomme i bruk. Forelesning Ark 7 av 24

8 En enkel liste struct elem { struct elem *neste; diverse data ; struct elem *liste; liste 0 Listepekeren liste peker på første element. Denne listen kan simulere Stakker Køer Prioritetskøer Forelesning Ark 8 av 24

9 Operasjoner på lister Innsetting først i listen p->neste = liste; liste = p;... liste liste... p p Innsetting midt i listen (etter px) p->neste = px->neste; px->neste = p; Forelesning Ark 9 av 24

10 Innsetting sist i listen siste liste 0 p 0 if (liste == NULL) liste = p; else siste = liste; /* Finn siste element. */ while (siste->neste) siste = siste->neste; siste->neste = p; p->neste = NULL; siste liste p 0 Dette kan gjøres raskere hvis vi i utgangspunktet har en peker til siste element. Forelesning Ark 10 av 24

11 Innsetting i sortert liste Se eksempel på ark 15. Fjerning av element Vi vil fjerne elementet p peker på fra listen, hvor px peker på ps forgjenger. p px liste 0 px->neste = p->neste; p->neste = NULL; p px liste 0 0 Forelesning Ark 11 av 24

12 Et eksempel liste.h: Dette er en definisjonsfil for en programpakke for listehåndtering. Vi antar at det kun er én liste, og at liste peker på den. struct data { struct data *neste; char navn[200]; ; extern struct data *liste; extern void inn_forst(struct data *p), inn_sist (struct data *p), inn_sort (struct data *p); Forelesning Ark 12 av 24

13 navn.c: Dette er et eksempel på et program som bruker listepakken. #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include "liste.h" struct data *liste; int main(void) { struct data *elem; char nytt_navn[200]; liste = NULL; while (fgets(nytt_navn, 200, stdin)!= NULL) { elem = (struct data *)malloc(sizeof(struct data)); strcpy(elem->navn, nytt_navn); inn_sort(elem); elem = liste; while (elem!= NULL) { printf("%s", elem->navn); elem = elem->neste; Forelesning Ark 13 av 24

14 Eksempel på kjøring Hvis datafilen data.in ser slik ut: Næss, Sigbjørn Burud, Arild Sokolov, Stanislav Tetlie, Ole Jørgen Lunde, Christian Kibsgaard Skar, Kristin vil følgende to kommandoer kompilere og kjøre programmet navn.c: maskin navn> cc navn.c liste.c -o navn maskin navn> navn < data.in Burud, Arild Lunde, Christian Kibsgaard Næss, Sigbjørn Skar, Kristin Sokolov, Stanislav Tetlie, Ole Jørgen Forelesning Ark 14 av 24

15 liste.c: #include <string.h> #include "liste.h" void inn_forst(struct data *p) { p->neste = liste; liste = p; void inn_sist(struct data *p) { struct data *px = liste; if (liste == NULL) liste = p; else { while (px->neste!= NULL) px = px->neste; px->neste=p; p->neste = NULL; void inn_sort(struct data *p) { struct data *px; if (liste == NULL) { /* Listen er tom. */ liste=p; p->neste=null; return; px = liste; if (strcmp(p->navn,px->navn) < 0) {/* p skal først i listen. */ inn_forst(p); return; /* Finn ut hvor i listen p skal settes inn. */ while (px->neste!=null && strcmp(p->navn,px->neste->navn)>0) px = px->neste; p->neste = px->neste; px->neste=p; /* Sett inn p bak px. */ Forelesning Ark 15 av 24

16 Hode og hale Rutinene for peker-strukturer blir enklere hvis vi utstyrer listene med hode og hale. 0 hode hale liste2.c: Funksjonen inn sort blir mye kortere: void inn_sort(struct data *p) { struct data *px = liste; /* Finn ut hvor i listen p skal settes inn. */ while (strcmp(p->navn,px->neste->navn)>0) px = px->neste; p->neste = px->neste; /* Sett inn p bak px. */ px->neste=p; Forelesning Ark 16 av 24

17 navn.c: Hovedprogrammet må utvides litt for å initiere listens hode og hale. #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include "liste.h" struct data hode, hale, *liste; int main(void) { struct data *elem; unsigned char nytt_navn[200]; /* Initiér listens hode og hale. */ hode.neste = &hale; strcpy(hode.navn,""); hale.neste = NULL; strcpy(hale.navn,"ÿÿÿ"); liste = &hode; while (fgets(nytt_navn,200,stdin)!= NULL) { elem = (struct data *)malloc(sizeof(struct data)); strcpy(elem->navn, nytt_navn); inn_sort(elem); elem = hode.neste; while (elem!= &hale) { printf("%s", elem->navn); elem = elem->neste; Forelesning Ark 17 av 24

18 Toveislister Toveislister gjør også noen operasjoner enklere. Siden vi vil ha oversikt over både forgjenger og etterfølger til et element, blir for eksempel det å fjerne elementer fra listen enkelt. liste Forelesning Ark 18 av 24

19 Hva er et operativsystem? Det er to måter å se det på: Et operativsystem gir brukeren en virtuell datamaskin å arbeide med. Eksempel: Brukeren kan lese en blokk fra disk uten å tenke på sektorer, spor, formatering, plassering, etc. Et operativsystem administrerer ressurser. Flere prosesser og brukere konkurrerer om ressurser: prosessor-tid, hukommelse, aksess til disken, skriver, etc. Forelesning Ark 19 av 24

20 Operativsystemenes historie 1. generasjon ( ) En bruker har maskinen for seg selv. Intet egentlig operativsystem. Eksempel fra kjøring på en Nord-12 maskin i 1973: 1. Les inn et hullbånd med tekstredigeringsprogrammet. 2. Les inn et hullbånd med den tidligere versjonen av kildekoden. Rett koden. 3. La maskinen skrive ut et hullbånd med den rettede kildekoden. 4. Les inn et hullbånd med assembleren. 5. Les inn hullbåndet med kildekoden. 6. Maskinen skriver ut et hullbånd med binærkode. 7. Les inn dette båndet og kjør programmet. Forelesning Ark 20 av 24

21 2. generasjon ( ) Operatørene har overtatt. En tredeling av kjøringen: 1. Brukeren leverer en bunke hullkort. Mange slike bunker («batch»-er) kopieres over på magnetbånd ved hjelp av en billig maskin. 2. Hoveddatamaskinen har et primitivt operativsystem og leser én og én jobb fra magnetbåndet og utfører denne. Eventuell utskrift skrives til et annet magnetbånd. 3. Den billige datamaskinen leser magnetbåndet og skriver innholdet på en linjeskriver. Dette er starten på operativsystemene. Forelesning Ark 21 av 24

22 3. generasjon ( ) Multiprogrammering. Flere jobber kan kjøres samtidig. Dette gir flere fordeler: Jobber som krever både regnekraft og I/U kan spare tid ved å kjøres samtidig: P1: P2: Datamaskinen kan nå også lese hullkort og styre skriveren uten at det koster for mye. Tidsdeling gir brukerne direkte kontakt med maskinen. Stormaskiner og minimaskiner. Operativsystemer som MULTICS, UNIX, VMS,... Forelesning Ark 22 av 24

23 4. generasjon (1980 ) Mikromaskiner; maskinen tilbake til den enkelte bruker. Operativsystemenes utvikling gjentas én gang til: 1. Uten noe egentlig operativsystem. 2. Enkle énprosessystemer som CP/M, TOS, MS-DOS, Finder, Multiprogrammering med systemer som MP/M, OS/2, Windows 95, Windows NT, UNIX, MACH,... Nytt er nettverk og vindussystemer. Forelesning Ark 23 av 24

24 Utviklingen av UNIX Kommersiell: Bell Labs: Berkeley: 1970 Version 1 Version 5 Version 6 Version 7 3BSD BSD System III System V 4.2BSD System V.3 4.3BSD SunOS 1990 System V.4 Solaris Linux Irix 2000 Forelesning Ark 24 av 24