南京邮电大学操作系统进阶实验：多线程应用程序（选做）

实验原理及内容

1. 利用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法计算π值的原理

Monte Carlo方法又称计算机随机模拟方法，是利用随机试验求解问题的方法。

Monte Carlo法计算π值构造一个单位正方形和一个单位圆，往整个区域内随机投入点，根据点到原点的距离判断点是否落在圆内，从而根据落在圆内的点数和在正方形内的总的点数，求出两个区域点数的比值，进而利用下面的公式求出圆周率π。

π=4*(圆内点数)/(总的点数)   其中：“圆内点”满足x2+y2≤1

2.初步实现

使用编辑器gedit新建一个monteCarlo.c源文件，并输入后面的范例代码，存盘后退出。

#include
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#include
#include
#include

int intervals=1000;  //控制随机点的个数

int main()
{
   clock_t start,delta;  //用于统计程序运行时间
   start=clock();  
   unsigned seed=time(NULL);
   int circle_points=0;
   int i;
   double pi;
   
   for(i=0;i 
在终端先后执行，查看执行结果。
 gcc monteCarlo.c -o monteCarlo
 ./ monteCarlo
 
 
3.自定义函数calculate_pi计算π值，主函数中10次调用该函数，在每次调用中增加随机点总数，比对计算结果和运行时间。
 
使用编辑器gedit新建一个mcMultitask.c源文件，并输入后面的范例代码，存盘退出。
 
#include
#include
#include
#include
#include

void calculate_pi(int intervals)
{
   int circle_points=0;
   int i;
   double pi;
   unsigned seed=time(NULL);

   for(i=0;i 
在Terminal中先后执行下述两条命令，查看并说明执行结果。
 
gcc mcMultitask.c -o mcMultitask
 
time ./mcMultitask 
 
注：time命令获取其后命令的执行时间，其中包括命令的实际运行时间（real time），以及运行在用户态的时间（user time）和内核态的时间（sys time）。
 
 
4.通过多线程编程，改写上述mcMultitask.c，对执行结果进行分析比对。
 
使用编辑器gedit新建一个mcMultithreads.c源文件，并输入后面的范例代码，存盘退出。
#include
#include
#include
#include
#include
#include

void* calculate_pi(void* arg)
{
   int circle_points=0;
   int i;
   double pi;
   int intervals=*((int*)arg);  //线程函数参数用于控制循环次数
   unsigned seed=time(NULL);

   for(i=0;i 
 在Terminal先后执行下述2条命令，查看执行结果，对比mcMultitask的执行结果，理解多线程并发执行对计算性能的提升。
 
gcc mcMultithreads.c -o mcMultithreads -pthread   
 
time ./mcMultithreads
 
 
关闭虚拟机，编辑虚拟机设置，尝试调整处理器数量和/或每个处理器的内核数量，再次执行和对比以下命令的运行时间。
 
time ./mcMultitask
 
time ./mcMultithreads
 
 
 time命令获取其后命令的执行时间，其中包括命令的实际运行时间（real time），以及运行在用户态的时间（user time）和内核态的时间（sys time）。