多线程同步机制在应用程序与驱动程序通信中的应用

多线程同步机制在应用程序与驱动程序通信中的应用
多线程同步机制在应用程序与驱动程序通信中的应用

多线程同步机制在应用程序与驱动程序通信中的应用

郭静寰;孟祥迪;熊木地

【期刊名称】《微计算机信息》

【年(卷),期】2005(000)028

【摘要】本文对Windows NT操作系统的多线程同步机制和同步对象进行了分析,以其在检测仪和经纬仪同步通信程序开发中的应用为例,论述了如何通过共享事件来实现应用程序和设备驱动程序的同步通信,并给出了同步驱动程序的实现原理和具体编写步骤.

【总页数】3页(129-131)

【关键词】多线程;同步对象;Windows NT;设备驱动程序

【作者】郭静寰;孟祥迪;熊木地

【作者单位】116026,大连海事大学,计算机学院;100039,北京中国科学院研究生院;130022,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;116026,大连海事大学,计算机学院

【正文语种】中文

【中图分类】TP285

【相关文献】

1.多线程同步机制在应用程序与驱动程序通信中的应用 [J], 郭静寰; 孟祥迪; 熊木地

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驱动程序原理

知识体系结构 应用程序:是一段可以执行的代码,由操作系统管理。 编译原理,链接器,装载器:是对操作系统依赖的一个工具,将用户的代码变成可执行的机器码,编译器仅仅检查和翻译用户的语言逻辑,但并不装配成符合操作系统要求的可执行文件格式,如windows要求的EXE文件为PE格式(EXE文件并不仅仅是一个可执行的代码段,而且包含了很多其他的内容,如数据段)。 操作系统接口API:是一个可以被用户程序调用的系统功能接口,可以说,我们编写程序,除了计算和流程控制这些只需要用到CPU指令和CPU寄存器的代码外,其余要访问其他(硬件)资源(包括内存,外设)的代码,均是通过调用OS的API来操作除CPU外的资源的,如向屏幕写一个字母,对于程序来说简单得很,print(“A”); 但是其编译后执行的过程是复杂的,编译后的程序会调用操作系统的API,将当前应用程序的状态(上下文,如光标的位置)以及字母传递给显示器的驱动程序去显示。 操作系统管理与调度:操作系统要实现一般通用的资源管理,也要实现资源使用的协调,包含CPU,内存,磁盘,外设。 首先要确定为什么需要操作系统,操作系统设计的目标是什么? 1.我们总是不能等做完一件事情才去做另外一件,因为有些事情做的过程需要等待,有时候也需要暂停一下当前的任务,先去处理更急的事情,等我回来 时又需要以前的任务保持当时的状态,所以需要计算机也要具备这样的能 力,那怎么实现呢? 2.CPU和内存是计算机的最需要的资源,就如我们的人脑一样,一般很难在同一时间做两件事情。需要处理好一件事情再处理另一件,如果处理得越快就 越好,但是不能前一件事情要等待,你就休息了,后面一件也做不了,计算 机的办法就是你不用CPU了,那好你等待下,我先处理下一个事情。 3.我们写程序,不可能对每个应用,我们重新去写那些驱动程序,也不可能按照自己的想法去处理这些通常的资源管理。否则很多人各自写的应用软件就 没法在一个电脑上运行。 操作系统目标: 1.实现代码重用,对于硬件的访问,对于CPU和内存的充分利用,使不同的应用不需要重新去写这些代码。 2.实现各个任务(不同应用程序)的协调使用,使用户可以实现暂停、重新启用某个任务。 3.实现数据的安全管理,实现良好的人机界面的管理。 4.实现一个开放的体系结构,提供系统调用使用户可以快速编写自己的应用,并提供编译器、链接器、装载器来让用户编写的程序变成可以与操作系统接口的 可执行软件。 操作系统的功能分层: CPU管理是操作系统的核心:操作系统与用户程序其实可以看成是一个程序,与以前的单任务系统和单片机程序没有本质的区别。 我们来看整个PC机运行过程: 1.系统上电。 2.主板上CPU的CS值设置为0Fx000,IP值设置为0xFFF0,这样CS:IP就指向0xFFFF0位置,这个是程序的开始地址,而硬件上在总线上挂接在0xFFFF0地址 的是主板的BIOS芯片,BIOS开始运行,BIOS是Basic Input Output System简写, 意思即基本的输入输出系统,如果学过单片机就很好理解,其实就是一个程序,由主

设备驱动程序

驱动程序 驱动程序一般指的是设备驱动程序(Device Driver),是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。相当于硬件的接口,操作系统只有通过这个接口,才能控制硬件设备的工作,假如某设备的驱动程序未能正确安装,便不能正常工作。 因此,驱动程序被比作“硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。 中文名 驱动程序 外文名 Device Driver 全称 设备驱动程序 性质 可使计算机和设备通信的特殊程序 目录 1定义 2作用 3界定 ?正式版 ?认证版 ?第三方 ?修改版 ?测试版 4驱动程序的开发 ?微软平台 ?Unix平台 5安装顺序 6inf文件 1定义 驱动程序(Device Driver)全称为“设备驱动程序”,是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序,可以说相当于硬件的接口,操作系统只能通过这个接口,才能控制硬件设备的工作,假如某设备的驱动程序未能正确安装,便不能正常工作。 惠普显卡驱动安装 正因为这个原因,驱动程序在系统中的所占的地位十分重要,一般当操作系统安装完毕后,首要的便是安装硬件设备的驱动程序。不过,大多数情况下,我们并不需要安装所有硬件设备的驱动程序,例如硬盘、显示器、光驱等就不需要安装驱动程序,而显卡、声卡、扫描仪、摄像头、Modem等就需要安装驱动程序。另外,不同版本的操作系统对硬件设

备的支持也是不同的,一般情况下版本越高所支持的硬件设备也越多,例如笔者使用了Windows XP,装好系统后一个驱动程序也不用安装。 设备驱动程序用来将硬件本身的功能告诉操作系统,完成硬件设备电子信号与操作系统及软件的高级编程语言之间的互相翻译。当操作系统需要使用某个硬件时,比如:让声卡播放音乐,它会先发送相应指令到声卡驱动程序,声卡驱动程序接收到后,马上将其翻译成声卡才能听懂的电子信号命令,从而让声卡播放音乐。 所以简单的说,驱动程序提供了硬件到操作系统的一个接口以及协调二者之间的关系,而因为驱动程序有如此重要的作用,所以人们都称“驱动程序是硬件的灵魂”、“硬件的主宰”,同时驱动程序也被形象的称为“硬件和系统之间的桥梁”。 戴尔电脑驱动盘 驱动程序即添加到操作系统中的一小块代码,其中包含有关硬件设备的信息。有了此信息,计算机就可以与设备进行通信。驱动程序是硬件厂商根据操作系统编写的配置文件,可以说没有驱动程序,计算机中的硬件就无法工作。操作系统不同,硬件的驱动程序也不同,各个硬件厂商为了保证硬件的兼容性及增强硬件的功能会不断地升级驱动程序。如:Nvidia显卡芯片公司平均每个月会升级显卡驱动程序2-3次。驱动程序是硬件的一部分,当你安装新硬件时,驱动程序是一项不可或缺的重要元件。凡是安装一个原本不属于你电脑中的硬件设备时,系统就会要求你安装驱动程序,将新的硬件与电脑系统连接起来。驱动程序扮演沟通的角色,把硬件的功能告诉电脑系统,并且也将系统的指令传达给硬件,让它开始工作。 当你在安装新硬件时总会被要求放入“这种硬件的驱动程序”,很多人这时就开始头痛。不是找不到驱动程序的盘片,就是找不到文件的位置,或是根本不知道什么是驱动程序。比如安装打印机这类的硬件外设,并不是把连接线接上就算完成,如果你这时候开始使用,系统会告诉你,找不到驱动程序。怎么办呢参照说明书也未必就能顺利安装。其实在安装方面还是有一定的惯例与通则可寻的,这些都可以帮你做到无障碍安装。 在Windows系统中,需要安装主板、光驱、显卡、声卡等一套完整的驱动程序。如果你需要外接别的硬件设备,则还要安装相应的驱动程序,如:外接游戏硬件要安装手柄、方向盘、摇杆、跳舞毯等的驱动程序,外接打印机要安装打印机驱动程序,上网或接入局域网要安装网卡、Modem甚至ISDN、ADSL的驱动程序。说了这么多的驱动程序,你是否有一点头痛了。下面就介绍Windows系统中各种的不同硬件设备的驱动程序,希望能让你拨云见日。 在Windows 9x下,驱动程序按照其提供的硬件支持可以分为:声卡驱动程序、显卡驱动程序、鼠标驱动程序、主板驱动程序、网络设备驱动程序、打印机驱动程序、扫描仪驱动程序等等。为什么没有CPU、内存驱动程序呢因为CPU和内存无需驱动程序便可使用,不仅如此,绝大多数键盘、鼠标、硬盘、软驱、显示器和主板上的标准设备都可以用Windows 自带的标准驱动程序来驱动,当然其它特定功能除外。如果你需要在Windows系统中的DOS 模式下使用光驱,那么还需要在DOS模式下安装光驱驱动程序。多数显卡、声卡、网卡等内置扩展卡和打印机、扫描仪、外置Modem等外设都需要安装与设备型号相符的驱动程序,否则无法发挥其部分或全部功能。驱动程序一般可通过三种途径得到,一是购买的硬件附

实训报告8 驱动程序和应用程序安装实训报告

实训8 驱动程序和应用程序安装实训报告 Intel 主板驱动程序 首先下载主板驱动程序,双击安装文件Setup.exe即可运行。在出现的欢迎对话框中,点击\下一步\按钮。在安装完成后需要重启计算机 \我的电脑\,选择\属性\命令,打开\

2.安装主板附加应用程序 程序名称: ASUS PC Probe Ⅱ 步骤简述: 1、单击Utilities选项,选择安装ASUS PC Probe Ⅱ。 2、在弹出的对话框中,选择安装路径,单击\下一步\按钮继续。 3、在弹出的对话框中,单击\完成\按钮。 3.安装显卡驱动程序 显卡型号: 安装显卡驱动程序 步骤简述: 1、将显卡驱动程序安装盘插入光驱,光盘自动启动,打开安装界面,单击\简易安装\。 2、在弹出的对话框中,单击\下一步\按钮继续。 3、接受许可证协议,单击是。 4、选择要安装的组件,在所示的对话框中,单击选择\快速安装\,然后单击\下一步\按钮继续。 5、等待安装向导复制、安装显卡驱动和附加程序,在弹出的对话框,选择\是,我现在要重新启动计算机\按钮。单击\结束\。

4.安装声卡驱动程序 声卡型号: 声卡型号:ESS1938 步骤简述: 从\开始\菜单的\设置\下面启动\控制面板\。然后双击\系统\。打开\设备管理器\。你会发现几个项目前面标这一个黄色的\?\,还打上一个\!\,这是什么意思呢? 原来Windows把它不认识的硬件设备就用这样的符号来标示出来,这样安装驱动程序就比较方便了。黄色部分的提示一般各异,你无需理会。你看,这个项目都叫做\ CI Multimedia Audio Device\。它们就是声卡的设备名。安装 声卡驱动程序前,我们先把这项删除。单击第一个\ CI Multimedia Audio Device\项,再单击\删除\按钮,出现提示,单击\ 确定\就可以了。 下面我们就来安装声卡驱动,方法很简单。单击\刷新\。看,立刻就找到了新的硬件。单击\下一步\。 选择安装的途径,我们就使用\推荐\的方法吧,单击\下一步\。要我们选择安装程序的位置,已经选择好了\指定位置\,我们点\浏览\,从光盘上找到声卡驱动。 打开SOUND 目录,这里有ESS1938的目录,就选择它。再选\、或winXP或vista\,现在\确定\按钮变成可点的了。指定了位置后,就可以单击\下一步\。

Windows多线程程序设计

Windows多线程程序设计- - 1、产生一个线程,只是个框架,没有具体实现。理解::CreateThread函数用法。 #include DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID); int main() { HANDLE hThread; DWORD dwThreadID; hThread = ::CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(ThreadFunc), NULL, 0, &dwThreadID); ...; return 0; } DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID lParam) { ...; return 0; } 2、一个真正运转的多线程程序,当你运行它的时候,你会发现(也可能会害怕),自己试试吧。说明了多线程程序是无法预测其行为的,每次运行都会有不同的结果。 #include #include using namespace std; DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID); int main() { HANDLE hThread; DWORD dwThreadID; // 产生5个线程 for(int i=0; i<5; i++)

{ hThread = ::CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(ThreadFunc), (LPVOID)&i, 0, &dwThreadID); if(dwThreadID) cout << "Thread launched: " << i << endl; } // 必须等待线程结束,以后我们用更好的处理方法 Sleep(5000); return 0; } DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID lParam) { int n = (int)lParam; for(int i=0; i<3; i++) { cout << n <<","<< n <<","<< n << ","< } return 0; } 3、使用CloseHandle函数来结束线程,应该是“来结束核心对象的”,详细要参见windows 多线程程序设计一书。 修改上面的程序,我们只简单的修改if语句。 if(dwThreadID) { cout << "Thread launched: " << i << endl; CloseHandle(dwThreadID); } 4、GetExitCodeThread函数的用法和用途,它传回的是线程函数的返回值,所以不能用GetExitCodeThread的返回值来判断线程是否结束。 #include #include using namespace std;

实验五 多线程程序设计(汽院含答案)

实验五多线程程序设计 实验目的 1.掌握Java语言中多线程编程的基本方法 2.掌握Runnable接口实现多线程的方法 3.掌握Thread类实现多线程的用法 实验导读 1.进程和线程的概念 进程是程序一次动态执行的过程,对应从代码加载、执行到执行结束这样一个完整的过程,也是进程自身从产生、发展到消亡的过程。 线程是比进程更小的执行单元,一个进程在执行过程中,可以产生多个线程。每个线程都有自身的产生、执行和消亡的过程。 2.线程的状态与生命周期 ●新建:当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时,新生的线程对象处于新建状态。此时它 已经有了相应的内存空间和其他资源。 ●运行:线程创建之后就具备了运行的条件,一旦轮到它来享用CPU资源时,即JVM将CPU使用权 切换给该线程时,此线程的就可以脱离创建它的主线程独立开始自己的生命周期了(即run方法执行的过程)。 ●中断:有4种原因的中断,CPU资源从当前线程切换给其他线程、执行了sleep(int millsecond)方法、 执行了wait()方法、进入阻塞状态。 ●死亡:run方法结束。 3.线程的创建 在Java语言中,与线程支持密切相关的是https://www.360docs.net/doc/6812529192.html,ng.Thread类和https://www.360docs.net/doc/6812529192.html,ng.Runnable接口。Runnable接口定义很简单,只有一个run方法。任何一个类如果希望自己的实例能够以线程的形式执行,都可以来实现Runnable接口。 继承Thread类和实现Runnable接口,都可以用来创建Thread对象,效果上并没有什么不同。继承Thread 类的方法很明显的缺点就是这个类不能再继承其他的类了,而实现Runnable接口不会有这个麻烦。 另外,在继承Thread类的代码中,this其实就是指当前正在运行的线程对象,如果使用实现Runnable 接口的方式,要得到当前正在执行的线程,需要使用Thread.currentThread()方法。 线程创建后仅仅是占有了内存资源,在JVM管理的线程中还没有这个线程,此线程必须调用start()方法(从父类继承的方法)通知JVM,这样JVM就会知道又有一个新一个线程排队等候切换了。 注意:多次启动一个线程,或者启动一个已经运行的线程对象是非法的,会抛出IllegalThreadStateException异常对象。 4.线程的优先级 同一时刻在等待队列中的线程会有很多个,它们各自任务的重要性有所不同。为了加以区分,使工作安排和资源分配时间更为合理,每个线程可以被赋予不同的优先级,让任务比较急的线程拥有更高的优先级,从而更快地进入执行状态。 Java中提供了10个等级的线程优先级,最低为Thread.MIN_PRIORITY=1,最高为

Java_2实用教程第4版_第12章_Java多线程机制

2014/1/20 第 1 页 注意:开始用功了! 1 2014/1/20 第 2 页 《Java2实用教程(第4版)》第12章 配合例子源代码一起使用 Power point 制作:耿祥义张跃平 Java多线程机制 2 2014/1/20 第 3 页 导读 主要内容 Java中的线程 Thread类与线程的创建 线程的常用方法 线程同步 协调同步的线程 线程联合 GUI线程 计时器线程 3 2014/1/20 第 4 页 §12.1 进程与线程 §12.1.1 操作系统与进程 程序是一段静态的代码,它是应用软件执行的蓝本。 进程是程序的一次动态执行过程,它对应了从代码加载、执行至执行完毕的一个完整过程,这个过程也是进程本身从产生、发展至消亡的过程。 现代操作系统可以同时管理一个计算机系统中的多个进程,即可以让计算机系统中的多个进程轮流使用CPU资源。 4 2014/1/20 第 5 页 §12.1.2 进程与线程 线程是比进程更小的执行单位,一个进程在其执行过程中,可以产生多个线程,形成多条执行线索,每条线索,即每个线程也有它自身的产生、存在和消亡的过程。 线程间可以共享进程中的某些内存单元(包括代码与数据),线程的中断与恢复可以更加节省系统的开销。 5 2014/1/20 第 6 页

§12.2 Java中的线程 §12.2.1 Java的多线程机制 Java语言的一大特性点就是内置对多线程的支持。 Java虚拟机快速地把控制从一个线程切换到另一个线程。这些线程将被轮流执行,使得每个线程都有机会使用CPU资源。 6 2014/1/20 第7 页 §12.2.2 主线程(main线程) 每个Java应用程序都有一个缺省的主线程。 当JVM(Java Virtual Machine 虚拟机)加载代码,发现main方法之后,就会启动一个线程,这个线程称为“主线程”(main线程),该线程负责执行main方法。 JVM一直要等到Java应用程序中的所有线程都结束之后,才结束Java应用程序。 7 2014/1/20 第8 页 §12.2.3 线程的状态与生命周期 建的线程在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的四种状态: 1.新建: 当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时,新生的线程对象处于新建状态。2.运行:线程必须调用start()方法(从父类继承的方法)通知JVM,这样JVM就会知道又有一个新一个线程排队等候切换了。一旦轮到它来享用CPU资源时,此线程的就可以脱离创建它的主线程独立开始自己的生命周期了。 3.中断:有4种原因的中断: ◆JVM将CPU资源从当前线程切换给其他线程,使本线程让出CPU的使用权处于中断状态。 ◆线程使用CPU资源期间,执行了sleep(int millsecond)方法,使当前线程进入休眠状。 ◆线程使用CPU资源期间,执行了wait()方法。 ◆线程使用CPU资源期间,执行某个操作进入阻塞状态。 4.死亡:处于死亡状态的线程不具有继续运行的能力。线程释放了实体。 8 2014/1/20 第9 页 例子1(Example12_1.java )通过分析运行结果阐述线程的4种状态。例子1在主线程中用Thread的子类创建了两个线程(SpeakElephant.java , SpeakCar.java ),这两个线程分别在命令行窗口输出20句“大象”和“轿车”;主线程在命令行窗口输出15句“主人”。 例子1的运行效果如图12.4。 例子1在不同的计算机运行或在同一台计算机反复运行的结果不尽相同,输出结果依赖当前CPU资源的使用情况。 9 2014/1/20 第10 页 §12.2.4 线程调度与优先级 处于就绪状态的线程首先进入就绪队列排队等候CPU资源,同一时刻在就绪队列中的线程可能有多个。Java虚拟机(JVM)中的线程调度器负责管理线程,调度器把线程的优先

Java第七单元练习题 Java多线程机制

7Java多线程机制 7.1单项选择题 1. 线程调用了sleep()方法后,该线程将进入()状态。 A. 可运行状态 B. 运行状态 C. 阻塞状态 D. 终止状态 2. 关于java线程,下面说法错误的是() A. 线程是以CPU为主体的行为 B. java利用线程使整个系统成为异步 C. 创建线程的方法有两种:实现Runnable接口和继承Thread类 D. 新线程一旦被创建,它将自动开始运行 3. 在java中的线程模型包含() A. 一个虚拟处理器 B. CPU执行的代码 C. 代码操作的数据 D. 以上都是 4.在java语言中,临界区可以是一个语句块,或者是一个方法,并用()关键字标识。 A. synchronized B. include C. import D. Thread 5. 线程控制方法中,yield()的作用是() A. 返回当前线程的引用 B. 使比其低的优先级线程执行 C. 强行终止线程 D. 只让给同优先级线程运行 6. 线程同步中,对象的锁在()情况下持有线程返回 A. 当synchronized()语句块执行完后 B. 当在synchronized()语句块执行中出现例外(exception)时 C. 当持有锁的线程调用该对象的wait()方法时 D. 以上都是 7. 在以下()情况下,线程就进入可运行状态 A. 线程调用了sleep()方法时 B. 线程调用了join()方法时 C. 线程调用了yield()方法时 D. 以上都是 8. java用()机制实现了进程之间的异步执行 A. 监视器

B. 虚拟机 C. 多个CPU D. 异步调用 9.Thread类的方法中,toString()方法的作用是() A. 只返回线程的名称 B. 返回当前线程所属的线程组的名称 C. 返回当前线程对象 D. 返回线程的名称 10.Java语言具有许多优点和特点,下列选项中,哪个反映了Java程序并行机制的特点() A. 安全性 B. 多线程 C. 跨平台 D. 可移值 11.以下哪个关键字可以用来对对象加互斥锁() A. transient B. synchronized C. serialize D. static 12.下面关于进程、线程的说法不正确的是( )。 A.进程是程序的一次动态执行过程。一个进程在其执行过程中,可以产生多个线程——多线程,形成多条执行线索。 B.线程是比进程更小的执行单位,是在一个进程中独立的控制流,即程序内部的控制流。线程本身不能自动运行,栖身于某个进程之中,由进程启动执行。 C.Java多线程的运行与平台无关。 D.对于单处理器系统,多个线程分时间片获取CPU或其他系统资源来运行。对于多处理器系统,线程可以分配到多个处理器中,从而真正的并发执行多任务。 7.2填空题 1.________是java程序的并发机制,它能同步共享数据、处理不同的事件。 2.线程是程序中的一个执行流,一个执行流是由CPU运行程序的代码、__________所形 成的,因此,线程被认为是以CPU为主体的行为。 3.线程的终止一般可以通过两种方法实现:自然撤销或者是__________. 4.线程模型在java中是由__________类进行定义和描述的。 5.线程的创建有两种方法:实现_________接口和继承Thread类。 6.多线程程序设计的含义是可以将程序任务分成几个________的子任务。 7.按照线程的模型,一个具体的线程也是由虚拟的CPU、代码与数据组成,其中代码与数 据构成了___________,线程的行为由它决定。 8.ava中,新建的线程调用start()方法、如myThread.start(),将使线程的状态从New(新建状 态)转换为_________。 9.多线程是java程序的________机制,它能同步共享数据,处理不同事件。 10.进程是由代码、数据、内核状态和一组寄存器组成,而线程是表示程序运行状态的 ______,如程序计数器、栈指针以及堆栈组成。 11.Thread类提供了一系列基本线程控制方法,如果我们需要让与当前进程具有相同优先 级的线程也有运行的机会则可以调用________方法。 12.在多线程系统中,多个线程之间有________和互斥两种关系。 13. 在一个时间只能由一个线程访问的资源称为临界资源,访问临界资源的代码

操作系统与应用程序的关系

操作系统与应用程序的关系 操作系统主要可以分为两大部分:内核和内核之外的一些程序。内核就是直接控制最底层的硬件,而我们日常所用到的软件,大都是通过内核之外一些程序与内核之间的接口完成的,例如WINDOWS API就是为我们提供了应用程序与内核的接口,以实现硬件上的一些操作。操作系统(Operating System,简称OS)是一管理电脑硬件与软件资源的程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统是一个庞大的管理控制程序,大致包括5个方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。 应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言,以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合,分为应用软件包和用户程序.应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合,供多用户使用。 内核系统与应用程序的关系 在Linux系统中,内核为用户程序提供了两方面的支持。其一是系统调用接口,即中断调用int 0x80;另一方面是通过开发环境库函数或内核库函数与内核进行信息交流。不过内核库函数仅供内核创建的任务0和任务1使用,它们最终还是去调用系统调用。因此内核对所有用户程序或进程实际上只提供系统调用这一种统一的接口。

lib/目录下内核库函数代码的实现方法与基本C函数库libc中类似函数的实现方法基本相同,为了使用内核资源,最终都是通过内嵌汇编代码调用了内核系统调用功能。 系统调用主要提供给系统软件编程或者用于库函数的实现。而一般用户开发的程序则是通过调用像libc等库函数来访问内核资源。这些库中的函数或资源通常被称为应用程序编程接口(API),其中定义了应用程序使用的一组标准编程接口。通过调用这些库中的程序,应用程序代码能够完成各种常用工作,例如,打开和关闭、对文件或设备的访问、进行科学计算、出错处理以及访问组和用户标识号ID等系统信息。 在UNIX类操作系统中,最为普遍使用的是基于POSIX标准的API 接口。Linux当然也不例外。API与系统调用的区别在于:为了实现某一应用程序接口标准,例如POSIX,其中的API可以与一个系统调用对应,也可能由几个系统调用的功能共同实现。当然某些API函数可能根本就不需要使用系统调用,即不使用内核功能。因此函数库可以看做实现像POSIX标准的主体界面,应用程序不用管它与系统调用之间到底存在什么关系。无论一个操作系统提供的系统调用有多么大的区别,但只要它遵循同一个API标准,那么应用程序就可以在这些操作系统之间具有可移植性。 系统调用是内核与外界接口的最高层。在内核中,每个系统调用都有一个序列号(在include/unistd.h头文件中定义),并且常以

基于多线程的端口扫描程序课程设计报告

滁州学院 课程设计报告 课程名称: 设计题目:基于多线程的端口扫描程序 院部:计算机与信息工程学院 专业:网络工程 组别:第六组 起止日期: 2012 年12月31日~2013 年1月6日指导教师: 计算机与信息工程学院二○一二年制

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错误! 未定义书签。 错误! 未定义书签。 错误! 未定义书签。 1.5 端口扫描 (2) 2 概要设计. (3) 2.1 整体框架设计 (3) 2.2 流程图描述 (3) 3 详细设计. (3) 3.1 端口扫描线程启动 (3) 3.2 GUI 图形界面 (5) 3.3 按钮监听及异常处理 (6) 4 调试与操作说明. (8) 4.1 运行界面 (8) 4.2 扫描结果 (8) 4.3 错误提示 (8) 5 课程设计总结与体会. (8) 6 参考文献. (9) 7 致谢. (9) 8 附录. 0 1 需求分析 1..1 网络安全二十一世纪是信息化、网络化的世纪,信息是社会发展的重要资源。信息安全保障能力是一个国家综合国力、经济竞争实力和生存能力的重要组成部分,是世界各国在奋力攀登的制高点。网络安全是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护,不因偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露,系统连续可靠正常地运行。网络安全包括技术领域和非技术领域两大部分: 非技术领域包括一些制度、政策、管理、安全意识、实体安全

等方面的内容; 技术领域包括隐患扫描、防火墙、入侵检测、访问控制、虚拟专用网、CA 认证、操作系统等方面的内容。这些技术的目标是保证信息的可控性、可用性、保密性、完整性、和不可抵赖性。端口扫描属于安全探测技术范畴,对应于网络攻击技术中的网络信息收集技术。 1.2 课程背景 随着Internet 的不断发展,信息技术已成为促进经济发展、社会进步的巨大推动力。端口扫描技术是网络安全扫描技术一个重要的网络安全技术。与防火墙、入侵检测系统互相配合,能够有效提高网络的安全性。安全扫描是安全技术领域中重要的一类。通过扫描能自动检测远端或本地主机系统信息,包括主机的基本信息(如计算机名、域名、组名、操作系统 型等)、服务信息、用户信息以及漏洞信息,它的重要性在于能够对网络进行安全评估,及时发现安全隐患,防患于未然。 网络的安全状况取决于网络中最薄弱的环节,任何疏忽都有可能引入不安全的因素,最有效的方法是定期对网络系统进行安全分析,及时发现并修正存在的脆弱,保证系统安全。 国外安全扫描技术的历史可以追溯到20 世纪90 年代,当时因特网刚刚起步,但是在过去的十年内,扫描技术飞速发展,迄今为止,其扫描技术已经非常完善,但是在全面性,隐蔽性和智能性上还有待提高。安全扫描从最初专门为UNIX 系统而编写的一些只有简单功能的小程序发展到现在,已经出现了可以运行多个操作系统平台上的,具有复杂功能的系统程序。 国内的扫描技术是在国外的扫描器基础上发展起来的。其中有一些专门从事安全技术的公司。这些公司的扫描器以硬件为主,其特点是执行速度快,不像软件一样受到安装主机系统的限制。 然而对于更多的基于主机的端口扫描而言,简单,实用,可靠才是它们的长处。 1.3 扫描器扫描器是一种自动检测远程或本地主机安全性弱点的程序,通过使用扫描器你可以不留痕迹的发现远程服务器的各种TCP端口的分配。这就能让我们间接的或直观的了解到远程主机所存在的安全问题。为了保证网络中计算机的安全性,必须采取主动策略, 快速、及时、准确、安全的检测出网络中计算机及防火墙开放的和未开放的端口。计算机端口扫描技术就是这种主动防御策略实现的重要技术手段。 扫描器采用模拟攻击的形式对目标可能存在的已知安全漏洞进行逐项检查。目标可以是工作站、服务器、交换机、数据库应用等各种对象。然后根据扫描结果向系统管理员提供周 密可靠的安全性分析报告,为提高网络安全整体水平产生重要依据。在网络安全体系的建设中,安全扫描工具花费低、效果好、见效快、与网络的运行相对对立、安装运行简单,可以大规模减少安全管理员的手工劳动,有利于保持全网安全政策的统一和稳定。 1.4 多线程扫描器介绍 在java 中,组件放置在窗体上的方式是完全基于代码的。组件放置在窗体上的方式通常不是通过绝对坐标控制,而是由“布局管理器”根据组件加入的顺序决定其位置。每个容器都有一个属于的自己布局管理器。使用不同的布局管理器,组件大小,位置和形状将大不相同。表格型布局管理器将容器划分成为一个多行多列的表格,表格的大小全部相同,是由其中最大的组件所决定。通过add 方法可以将组件一一放在每个表格

CWinForm多线程开发剖析

C# WinForm多线程开发 一Thread类库 Windows是一个多任务的系统,如果你使用的是windows 2000及其以上版本,你可以通过任务管理器查看当前系统运行的程序和进程。什么是进程呢?当一个程序开始运行时,它就是一个进程,进程所指包括运行中的程序和程序所使用到的内存和系统资源。而一个进程又是由多个线程所组成的,线程是程序中的一个执行流,每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等),但代码区是共享的,即不同的线程可以执行同样的函数。多线程是指程序中包含多个执行流,即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务,也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。 一关于Thread的说明 在.net framework class library中,所有与多线程机制应用相关的类都是放在System.Threading 命名空间中的。其中提供Thread类用于创建线程,ThreadPool类用于管理线程池等等,此外还提供解决了线程执行安排,死锁,线程间通讯等实际问题的机制。如果你想在你的应用程序中使用多线程,就必须包含这个类。Thread类有几个至关重要的方法,描述如下:Start():启动线程 Sleep(int):静态方法,暂停当前线程指定的毫秒数 Abort():通常使用该方法来终止一个线程 Suspend():该方法并不终止未完成的线程,它仅仅挂起线程,以后还可恢复。 Resume():恢复被Suspend()方法挂起的线程的执行 线程入口使程序知道该让这个线程干什么事,在C#中,线程入口是通过ThreadStart代理(delegate)来提供的,你可以把ThreadStart理解为一个函数指针,指向线程要执行的函数,当调用Thread.Start()方法后,线程就开始执行ThreadStart所代表或者说指向的函数。ThreadState在各种情况下的可能取值如下: Aborted:线程已停止 AbortRequested:线程的Thread.Abort()方法已被调用,但是线程还未停止 Background:线程在后台执行,与属性Thread.IsBackground有关 Running:线程正在正常运行 Stopped:线程已经被停止 StopRequested:线程正在被要求停止 Suspended:线程已经被挂起(此状态下,可以通过调用Resume()方法重新运行)SuspendRequested:线程正在要求被挂起,但是未来得及响应 Unstarted:未调用Thread.Start()开始线程的运行 WaitSleepJoin:线程因为调用了Wait(),Sleep()或Join()等方法处于封锁状态 二Winform中使用的thread 首先可以看看最直接的方法,也是.net 1.0下支持的方法。但请注意的是,此方法在.net 2.0以后就已经是一种错误的方法了。 [csharp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片 public partial class Form1 : Form

应用程序和驱动的通信

摘要:在目前流行的Windows操作系统中,设备驱动程序是操纵硬件的最底层软件接口。为了共享在设备驱动程序设计过程中的经验,给出设备驱动程序通知应用程序的5种方法,详细说明每种方法的原理和实现过程,希望能够给设备驱动程序的设计者提供一些帮助。 摘要:在目前流行的Windows操作系统中,设备驱动程序是操纵硬件的最底层软件接口。为了共享在设备驱动程序设计过程中的经验,给出设备驱动程序通知应用程序的5种方法,详细说明每种方法的原理和实现过程,希望能够给设备驱动程序的设计者提供一些帮助。 关键词:设备驱动程序异步I/O Virtual Device Driver(VxD)Windows Driver Model(WDM) 为了保证操作系统的安全性和稳定性以及应用程序的可移植性,Windows操作系统不允许应用程序直接访问系统的硬件资源,而是必须借助于相应的设备驱动程序。设备驱动程序可以直接操作硬件,如果应用程序和设备驱动程序之间实现了双向通信,也就达到了应用程序控制底层硬件设备的目的。它们之间的通信包括两个方面:一方面是应用程序传送给设备驱动程序的数据;另一方面是设备驱动程序发送给应用程序的消息。前者的实现较容易,通过CreateFile()函数获取设备驱动程序的句柄后,就可以使用Win32函数,如DeviceIoControl()、ReadFile()或WriteFile()等实现应用程序与设备驱动程序之间的通信。后者的实现远比前者复杂,同时介绍这方面情况的文章较少。这不等于说它不重要,相反,它在有些应用场合发挥着重要的作用。设备驱动程序完成数据的采集工作后,需要马上通知应用程序,以便应用程序能够及时将数据取走并进行处理。诸如此类情况,不一而足。 鉴于设备驱动程序通知应用程序的重要性,本人结合一些经验,对它进行了总结,归纳出5种方法:异步过程调用(APC)、事件方式(VxD)、消息方式、异步I/O 方式和事件方式(WDM)。下面分别说明这几种方式的原理,并给出实现的部分源代码。 1 异步过程调用(APC) Win32应用程序使用CreateFile()函数动态加载设备驱动程序,然后定义一个回调函数backFunc(),并且将回调函数的地址&backFunc()作为参数,通过DeviceIoControl()传送给设备驱动程序。设备驱动程序获得回调函数的地址后,将它保存在一个全局变量(如callback)中,同时调用Get_Cur_Thread_Handle()函数获取它的应用程序线程的句柄,并且将该句柄保存在一个全局变量(如appthread)中。当条件成熟时,设备驱动程序调用_VWIN32_QueueUserApc()函数,向Win32应用程序发送消息。这个函数带有三个参数:第一个参数为回调函数的地址(已经注册);第二个参数为传递给回调函数的消息;第三个参数为调用者的线程句柄(已经注册)。Win32应用程序收到消息后,自动调用回调函数(实际是由设备驱动程序调用)。回调函数的输入参数是由设备驱动程序填入的,回调函数在这里主要是对消息进行处理。 2 事件方式(VxD) 首先,Win32应用程序创建一个事件的句柄,称其为Ring3句柄。由于虚拟设备驱动程序使用事件的Ring0句柄,因此,需要创建Ring0句柄。用LoadLibrary()函数加载未公开的动态链接库Kernel32.dll,获得动态链接库的句柄。然后,调用GetProcAddress(), 找到函数OpenVxDHandle()在动态链接库中的位置。接

基于ARM的多线程应用程序设计

开放性实验报告 题目: 基于ARM的多线程应用程序设计院系名称:电气工程学院 专业班级:自动1302 学生姓名:张鹏涛 学号:201323020219 指导教师:张晓东

目录 1 系统概述与设计要求 (2) 1.1 系统概述 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 方案论证 (2) 2.1 实现方法 (2) 2.2 线程优势 (2) 3 硬件设计 (3) 3.1 树莓派接口驱动LED电路设计 (3) 4 软件设计 (4) 4.1 驱动三色LED灯 (4) 4.1.1 驱动实现方法 (4) 4.1.2 wiringPi库安装和软件编程 (5) 4.2 服务器和客户端 (5) 4.2.1 服务器设计方法 (5) 4.2.2 客户端设计方法 (6) 5 系统调试 (6) 设计心得 (8) 参考文献 (9) 附录1(LED驱动程序) (10) 附录2(服务器程序) (10) 附录3(客户端程序代码) (14)

1 系统概述与设计要求 1.1 系统概述 本系统设计是基于树莓派开发板上实现的,树莓派由注册于英国的慈善组织“Raspberry Pi 基金会”开发,Eben·Upton/埃·厄普顿为项目带头人。2012年3月,英国剑桥大学埃本·阿普顿(Eben Epton)正式发售世界上最小的台式机,又称卡片式电脑,外形只有信用卡大小,却具有电脑的所有基本功能,这就是Raspberry Pi电脑板,中文译名"树莓派"。它是一款基于ARM的微型电脑主板,以SD/MicroSD 卡为内存硬盘,卡片主板周围有1/2/4个USB接口和一个10/100 以太网接口(A型没有网口),可连接键盘、鼠标和网线,同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口,以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上,具备所有PC的基本功能。而树莓派2具有900MHz内核频率,4核ARM Cortex-A7,1GB 内存,带Micro SD 卡插槽(支持通过它启动Linux 操作系统,如Fedora),40PIN接口(可以增加驱动外设)。本系统设计正式在树莓派2环境下开发实现多线程设计,设计的主要功能就是两个客户端通过服务器互相收发信息。 1.2 设计要求 要求多个客户端能够同时连接服务器,而服务器需要创建线程来管理这多个客户端,并且能够把一个客户端发来的数据进行解析,发给另一个客户端,实现两个甚至多个客户端互相收发信息。能够通过驱动三色灯来发现系统运行的状态,红色说明有错误发生,绿色说明正在正常运行,蓝色说明有用户连接,绿色说明有客户端互相收发信息。 2 方案论证 2.1 实现方法 要实现服务器同时管理两个甚至多个客户端,就必须引入进程或线程。 2.2 线程优势 一是和进程相比,它是一种非常"节俭"的多任务操作方式。

JAVA线程程序设计(小时钟)实验报告(附完整代码)

线程程序设计 一、课题内容和要求 内容:设计和编写一个编写一个指针式时钟程序,应用线程实现时钟的走动。 要求:本实验旨在通过实验,培养学生将JAVA 线程的相关知识点(包括线程调度,线程同步等)有机结合并加以综合应用,在实验中设计多线程程序的能力。 二、设计思路分析 class Clock:一个指针式时钟的主类 class Layout: 添加窗口和时钟组件 class ClockPaint:定义时钟组件 三、概要设计 public class Clock extends JFrame { public static void main(String[] s) ; } class Layout extends JFrame { public Layout(); } class ClockPaint extends JPanel implements Runnable { int x, y, r; int h, m, s; double rad = Math.PI / 180; public ClockPaint(int x, int y, int r); public void paint(Graphics g); public void run(); } 时钟的绘制:

运行时钟: 四、详细设计 import java.awt.*; import javax.swing.*; import java.util.*; public class Clock extends JFrame { public static void main(String[] s) { new Layout(); } } class Layout extends JFrame {// 添加窗口和时钟组件public Layout() { ClockPaint cp = new ClockPaint(20, 20, 70); add(cp);

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