발표할만한 주제

1. 필요한 이유
2. 고정소수점을 구현해야하는 이유
3. 구현 과정
   1. 코드?
   2. thread_mlfqs 전역 변수를 통한 분기 처리
   3. 연산식

필요한 이유

• 우선순위 스케줄링으로 일부 우선순위가 낮은 쓰레드는 기아 상태가 될 수 있기에 이를 방지해야함

고정소수점을 구현해야하는 이유

• pintos에는 부동소수점 사용이 금지되어있음

  • pintos는 커널 레벨 운영체제 코드임
  • FPU context를 커널 스레드마다 저장/복구하려면 오버헤드가 큼
  • 따라서 간단한 커널에서는 사용 자체를 금지해두었음
  • 하지만 MLFQS 수식에는 실수 계산이 필요
  • 따라서 고정소수점을 따로 구현해서 사용해야함

• pintos 내에서는 14비트를 소수점 아래로 잡음

  • 1.0 = 2 ^ 14 = 16384
  • 1.5 = 1.5 * 2^14 = 24576

  #ifndef FIXED_POINT_H
  #define FIXED_POINT_H
  
  #define F (1 << 14) // 17.14 고정소수점 포맷의 스케일 팩터
  
  typedef int fixed_t;
  
  // 변환
  fixed_t int_to_fp(int n);       // 정수 -> 고정소수점
  int fp_to_int(fixed_t x);       // 고정소수점 -> 정수 (내림)
  int fp_to_int_round(fixed_t x); // 고정소수점 -> 정수 (반올림)
  
  // 기본 연산
  fixed_t add_fp(fixed_t x, fixed_t y); // x + y
  fixed_t sub_fp(fixed_t x, fixed_t y); // x - y
  fixed_t add_fp_int(fixed_t x, int n); // x + n
  fixed_t sub_fp_int(fixed_t x, int n); // x - n
  
  // 곱셈/나눗셈
  fixed_t mul_fp(fixed_t x, fixed_t y); // x * y
  fixed_t mul_fp_int(fixed_t x, int n); // x * n
  fixed_t div_fp(fixed_t x, fixed_t y); // x / y
  fixed_t div_fp_int(fixed_t x, int n); // x / n
  
  #endif
  

MLFQ가 무엇인가?

• 여러 우선순위를 갖고 있는 여러 개의 큐를 두어서 스케줄링한다
• 일반적으로 높은 우선순위 큐의 스레드들이 자주 실행된다
• 높은 우선순위 큐에는 짧게 실행되며, 자주 대기 상태로 돌아가는 스레드들이 들어간다
• pintos에서는 단 하나의 큐만 사용하며 nice, load_avg, recent_cpu와 같은 개념을 사용하여 우선순위를 조절하여 스케줄링한다
• nice = 양보하려는 경향
  • 사용자가 직접 설정함
• load_avg
  • 레디 리스트 시이즈에 따라 결정됨
  • 얼마나 많은 쓰레드가 CPU를 쓰고 싶어하는지 나타냄
• recent_cpu
  • 특정 스레드가 최근에 얼마나 CPU를 사용했는지 나타냄
  • 동적 우선순위 계산에 직접 영향

구현 과정