周志遠 — 作業系統五個 MicroProjects 總算

• Spec：各專案的官方指示說明
• Report：我們的實作細節與針對 Spec 問題的回答

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專案一覽表

MicroProject	主題	核心內容	關聯主題
MP1	System Call Implementation	實作檔案系統呼叫（Read/Write/Open/Close）與系統結構理解	File System, System Calls, Makefile, Paging, Assembly
MP2	Memory Management for Multiprogramming	Trace NachOS 啟動流程，實作 page table 支援 multiprogramming，處理記憶體不足例外	Memory Management, Page Table, Address Space, Exception Handling
MP3	Multi-Level Feedback Queue CPU Scheduling	實作 MLFQ 排程（L1: Preemptive SJF, L2: Non-Preemptive Priority, L3: Round-Robin），加入 Aging 機制避免 starvation	CPU Scheduling, Process Lifecycle, Priority Aging
MP4	Enhanced File System and Directory Support	改善 NachOS 檔案系統，支援 linked-list 儲存結構與子目錄操作（mkdir, ls, tree）	File System Enhancement, Linked List Storage, Directory Management, Linux File Commands
Side	Pthreads Programming - Producer-Consumer Problem	實作以 pthreads 實現多總程 Producer/Consumer 模式，加入动態管理 consumer 總數，技術處理事件待命與續點說明	Pthreads, Multithreading, Synchronization, Producer-Consumer Problem

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各專案詳述

MP1 — System Call Implementation

• 實作 NachOS 的基本檔案相關系統呼叫：Read、Write、Open、Close
• 修改 NachOS 的 Makefile、paging 系統與底層 assembly code，支援系統呼叫運作
• Related Topics：File System、System Calls、Makefile、Paging Mechanism、Assembly

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MP2 — Memory Management for Multiprogramming

• Trace NachOS 從核心啟動到使用者程式執行的完整流程，理解 thread lifecycle 與 address translation
• 修改記憶體管理機制，實作 page table，支援 multiprogramming
• 自行新增 MemoryLimitException，正確處理記憶體不足例外，並確保釋放資源
• Related Topics：Memory Management、Page Table、Address Space、Exception Handling

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MP3 — Multi-Level Feedback Queue CPU Scheduling

• 實作三層級 CPU 排程（Multi-Level Feedback Queue, MLFQ）：
  • L1：Preemptive Shortest Job First (SJF)
  • L2：Non-Preemptive Priority Scheduling
  • L3：Round-Robin Scheduling
• 加入 Aging 機制，避免低優先權程式因飢餓（starvation）長期無法執行
• Related Topics：CPU Scheduling、Process Lifecycle、Priority Aging

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MP4 — Enhanced File System and Directory Support

• 儲存結構由單一直接儲存改為 linked-list 方式，支援更大檔案
• 實作子目錄（subdirectory）功能，並支援 Linux 常用檔案指令如 mkdir、ls、tree
• 強化 paging 系統管理，實作多層目錄結構
• Related Topics：File System Enhancement、Linked List Storage、Directory Management、Linux File Commands

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Pthreads Programming - Producer-Consumer Problem

• 實作以 pthreads 實現多總程 Producer/Consumer 模式
• 4 個 Producer thread、动態管理 Consumer 數量，根據 Worker Queue 滿程度調整人數
• 實作 thread-safe 待命列表 (TSQueue)，使用 pthread condition variable 避免等待模式的 busy waiting
• Related Topics：Pthreads、Multithreading、Synchronization、Producer-Consumer Problem