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文檔簡介

1、武謹歡制多複頭驗報告學院:計算機科學學院專業:軟件工程2018年4月20日姓名苗琪學號2016040121078班級2班指導老師李瓊課程名稱操作系統實踐成績實驗名稱進程同步與互斥的模擬與實現1實驗目的目的:掌握軟件方法和信號燈方法解決進程的同步與互斥問題。重點:進程的互斥、進程的同步、鎖、PV信號燈。難點:進程同步與互斥的實現。實驗內容請使用PV信號燈方法解決并實現生產者一消費者問題。實驗環境硬件環境:PC機軟件環境:Windows操作系統,用JAVA語言實現;或Linux操作系統,用C語言實現。實驗方法和步驟(含設計)要求:有問題分析過程,算法(用偽代碼描述),流程圖,源代碼等。問題的描述如

2、下:假設一組生產者進程卩,卩2,,P和一組消費者進程c,c,,C,通過n個緩沖區組成緩沖池,共同完成“生產和消費”任務。每個緩沖區存放一個消息,生產者將生產出的消息放入空緩沖區,消費者從滿緩沖區中取出消息。當所有緩沖區均滿時,生產者必須等待消費者提供空緩沖區;當緩沖池中所有緩沖區全為空時,消費者必須等待生產者提供有消息緩沖區。另外,對所有生產者和消費者進程來說,把緩沖池看成一個整體,因此緩沖池是臨界資源,即任何一個進程在對池中某個緩沖區進行“存”或“取”操作時須和其他進程互斥執行。用信號量機制來解決這種問題,首先定義下列公共信號量。信號量mutex。初值為1,用于控制互斥訪問緩沖池。信號量fu

3、ll。初值為0用于計數。full值表示當前緩沖池中“滿”緩沖區數。信號量empty。初值為n,用于計數。Empty值表示當前緩沖池中“空”緩沖區數。有限緩沖區生產者/消費者進程描述如下:typedefstruet/消息類型/緩沖類型/信號量/消息變量/設置信號量初值item;typedefstruetstruetiteminst;struetbuffer*next;buffer;semaphorefull,empty,mutex;struetitemnextp,nextc;full=0;empty二n;mutex=1;生產進程代碼框架如下:doprodueeaniteminnextpP(emp

4、ty);P(mutex);/獲得一個空緩沖區/將nextp數據復制到空緩沖區/將緩沖區加入滿緩沖區隊列V(full);V(mutex);while(1);消費者進程代碼框架如下:doP(full);P(mutex);/獲得一個滿緩沖區/將滿緩沖區數據復制到nextc/將緩沖區還回空緩沖隊列V(empty);V(mutex);consumetheiteminnextcwhile(1);流程圖如下:源代碼如下:#include#includeconstunsignedshortSIZE_0F_BUFFER=10;/thelengthofbufferunsignedshortbufferSIZE_O

5、F_BUFFER二0;/createspaceforbufferunsignedshortin=0;/thepositionenteringthespaceunsignedshortout=0;positionleavingthespaceunsignedshortProduct_ID=0;from1to10,notforcount/the/theIDofmarkofmarkofproduct,unsignedshortConsume_ID=0;product_IDinthebuffer/theIDofconsumeunsignedintproduce_sum=0;/thetotalprodu

6、cenumberunsignedintconsume_sum=0;/thetotalconsumenumberHANDLEmutex;/themutexbetweenthreadsHANDLEFull_Semaphore;/theresourcesemaphore:bufferisfullHANDLEEmptySemaphore;/theresourcesemaphore:bufferisemptyconstunsignedshortp_count=20;/thenumberofproduceonetimeconstunsignedshortc_count=6;/thenumberofcons

7、umeronetimeconstunsignedshorts_count二p_count+c_count;/thesumnumberofthreadsHANDLEthreadss_count;/thehandleofeverythreadDWORDProducer_IDp_count;/themarkofproducerthreadDWORDConsumer_IDc_count;/themarkofconsumerthreadunsignedshortcontrol=1;/controltheprogramrunorstopDWORDWINAPIproducer(LPVOID);/thepro

8、ducerthreadDWORDWINAPIconsumer(LPVOID);/theconsumerthreadvoidproduce();voidconsume();voidCreate_P_Threads();/createproducerthreadvoidCreate_C_Threads();/createconsumerthreadvoidProduct_Sum();/printthetotalofremainproductnumberandprintthebuffervoidinfo();/infovoidProduct_Sum()inti,sum=0;for(i=O;iSIZE

9、_OF_BUFFER;i+)if(bufferi!=0)sum+;std:coutsum.7for(i=0;iSIZE_OF_BUFFER;i+)std:coutbufferi;printf(n);voidproduce()Iinti;std:cout=10)ProductID=0;Product_ID+;produce_sum+;bufferin二Product_ID;printf(“buffer%d=%d,in,Product_ID);in=(in+l)%SIZE_OF_BUFFER;Product_Sum();voidconsume()inti;std:coutconsume;consu

10、me_sum+;Consume_ID=bufferout;printf(“buffer%d=%d,out,Consume_ID);bufferout=0;out=(out+l)%SIZE_OF_BUFFER;Product_Sum();DWORDWINAPIproducer(LPVOID)while(control)WaitForSingleObject(Full_Semaphore,INFINITE);operationWaitForSingleObject(mutex,INFINITE);operationproduce();Sleep(lOOO);ReleaseMutex(mutex);

11、operationReleaseSemaphore(Empty_Semaphore,l,NULL);operationreturn0;DWORDWINAPIconsumer(LPVOID)while(control)WaitForSingleObject(Empty_Semaphore,INFINITE);WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);consume();Sleep(lOOO);ReleaseMutex(mutex);/producerthread/resourcesemaphoreP/themutexP/resourcesemaphoreP/them

12、utexP/consumerthreadReleaseSemaphore(FullSemaphore,l,NULL);return0;voidCreate_P_Threads()/createproducerthreadfor(inti=0;ip_count;i+)threadsi=CreateThread(NULL,O,producer,NULL,0,&Producer_IDi);if(threadsi二二NULL)control=0;voidCreate_C_Threads()for(inti二p_count;is_count;i+)threadsi=CreateThread(NULL,0

13、,consumer,NULL,0,&Consumer_IDi-p_count);if(threadsi二二NULL)control=0;voidinfo()std:coutnstd:endl;std:cout*Ididrefertotheprogramontheweb.std:endl;std:cout*andIsimplifysomethingsandmakeitmorepowful!std:endl;std:cout*Butitisreallyawordawordknockedoutbymebasedonunderstandingnstd:endl;std:coutproduce/cons

14、umeremain_totalbuffer_state(from0to9)std:endl;intmain()info();mutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);Full_Semaphore二CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER,SIZE_OF_BUFFER,NULL);Empty.Semaphore二CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_0F_BUFFER,NULL);Create_P_Threads();Create_C_Threads();while(control)if(getchar()020000s

15、td:coutstd:endl;std:coutthetotalproduceproductnumberisproduce_sumstd:endl;std:coutthetotalconsumeproductnumberisconsume_sumstd:endl;control=0;return0;程序及測試結果要求:多次測試,附測試步驟及截圖、測試結果截圖等。59)10020000101010*1didrefertothepro呂antheweb=tnHc+*+*andI5im:difysojobthitigs?uidmak日itnormpful!*ButitistesLIyawaTdawe

16、irdknockedoutbymebasedmundaTstsnding3E:Micro5oftVi-suaIS5jdioCctnmonMSDe9BEinDebug1.exethetotalproduceproductnuniheris10th日wdnsumsproductnumb曰匸is3E:Micro5oftVisuaISrjdioVCcmmonMSOrvBBXBinXDebugXI.eweXX000-0000397828oo_uooo77?6777000006666566600005555545550004444443444OOOOOQOOpraducs/cqusuiihr&mLJi_t

17、DtalproducebuffEr0-11producebuffer1=22producebufferZ=33jxrciduesbuffer3-44:producebuffer4z55producebufferS=65prcidu匚曰buffer6.1=7praijcebufler7=83producebufferE=99producebuffer91=1010gnsunebuffer0-19conLuiELuffer1=22consumebuffer2=3bufier101212121212121200333333223300000o0noogs9g9producebufler6=7prod

18、ucebuffer7=8producebuffer81=9foraducabuffer9.1=10gnsunebufferC1=1COH3UnEbuffer1=2conGunebuffer2-3cdhsluibbuffer3=4consiinBbufler4=5ccihsuiiebufferB-6consunebuffer6-7producebuffer0.1=1gnsunebuffer7=Sproducebuffer1=2fconGunebuffer8-9praducsbuffer2.1=3prai.ic9bufler3=4fecinsunEbuffer9=10producebuffer41=5producebuffer5=6producebuffer6=7ImzinsuiTEbuffer0=1producebijffer7-BIconsluibbuffer1

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