進(jìn)程的同步院(系):計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)要求完成要求1實(shí)驗(yàn)環(huán)境的使用2熟悉操作系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)環(huán)境OSLab的基本使用方法。必做2操作系統(tǒng)的啟動(dòng)6了解操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程。必做3進(jìn)程的創(chuàng)建6掌握創(chuàng)建進(jìn)程的方法，理解進(jìn)程和程序的區(qū)別；了解進(jìn)程的創(chuàng)建過(guò)程，理解進(jìn)程是資源的分配單位。必做本次進(jìn)程的同步4理解進(jìn)程同步的意義；理解進(jìn)程同步的原理。

選做5物理存儲(chǔ)器與進(jìn)程邏輯地址空間的管理6掌握進(jìn)程邏輯地址空間的管理方法，掌握物理存儲(chǔ)器的管理方法。必做6磁盤(pán)調(diào)度算法8掌握磁盤(pán)調(diào)度算法執(zhí)行的條件和時(shí)機(jī)，了解常用的磁盤(pán)調(diào)度算法，加深對(duì)各種掃描算法的理解。必做主要內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.概念回顧3.EOS內(nèi)核提供的同步對(duì)象4.EOS應(yīng)用項(xiàng)目中創(chuàng)建線程5.Main函數(shù)流程圖6.Producer函數(shù)流程圖7.Consumer函數(shù)流程圖1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖褂肊OS的信號(hào)量編程解決生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題，理解進(jìn)程同步的意義。調(diào)試跟蹤EOS的信號(hào)量的工作過(guò)程，理解進(jìn)程同步的原理。修改EOS的信號(hào)量算法，使之支持等待超時(shí)喚醒功能（有限等待），加深理解進(jìn)程同步的原理。2.概念回顧多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程可以同時(shí)訪問(wèn)的硬件資源（打印機(jī)、磁帶機(jī)）和軟件資源（共享內(nèi)存）都是臨界資源。一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源系統(tǒng)中許多硬件如打印機(jī)等，諸進(jìn)程之間只能用互斥的方式進(jìn)行訪問(wèn)每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段代碼稱(chēng)為臨界區(qū)（CriticalSection）。

Lockmutexandentercriticalsection

Criticalsection

Releasemutexandexitcriticalsection2.1臨界資源和臨界區(qū)Page62/5/2023臨界區(qū)（criticalsection）不論是硬件臨界資源還是軟件臨界資源，多個(gè)進(jìn)程必須互斥地對(duì)它進(jìn)行訪問(wèn)在每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段代碼稱(chēng)為臨界區(qū)(criticalsection)每個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)之前應(yīng)先對(duì)欲訪問(wèn)的臨界資源進(jìn)行檢查，看是否正在被訪問(wèn)。如果此刻該臨界資源未被訪問(wèn)，該進(jìn)程可進(jìn)入臨界區(qū)，并設(shè)置它正在被訪問(wèn)的標(biāo)志，在臨界區(qū)之前執(zhí)行的這段代碼稱(chēng)為進(jìn)入?yún)^(qū)（entrysection）在臨界區(qū)之后也要加上一段代碼，用于將臨界區(qū)被訪問(wèn)的標(biāo)志恢復(fù)為未被訪問(wèn)的標(biāo)志，稱(chēng)為退出區(qū)（exitsection）2.2進(jìn)程的同步進(jìn)程同步的主要任務(wù)是使并發(fā)執(zhí)行的各進(jìn)程之間能有效的共享資源和相互合作?；コ猓∕utex）

信號(hào)量（Semophore）

事件（Event）生產(chǎn)者－消費(fèi)者問(wèn)題

讀者－寫(xiě)者問(wèn)題

哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題2.3生產(chǎn)者－消費(fèi)者問(wèn)題有一群生產(chǎn)者進(jìn)程在生產(chǎn)某種產(chǎn)品，并將此產(chǎn)品提供給一群消費(fèi)者進(jìn)程去消費(fèi)。為使生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行，在他們之間設(shè)置了一個(gè)具有n個(gè)緩沖區(qū)的緩沖池，生產(chǎn)者進(jìn)程可以將它生產(chǎn)的一個(gè)產(chǎn)品放入一個(gè)緩沖區(qū)中，消費(fèi)者進(jìn)程可以從一個(gè)緩沖區(qū)中取得一個(gè)產(chǎn)品消費(fèi)。盡管所有的生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程都是以異步方式運(yùn)行的，但它們之間必須保持同步，即不允許消費(fèi)者進(jìn)程到一個(gè)空緩沖區(qū)去取產(chǎn)品，也不允許生產(chǎn)者進(jìn)程向一個(gè)已經(jīng)裝有產(chǎn)品的緩沖區(qū)中放入產(chǎn)品。3.EOS內(nèi)核提供的同步對(duì)象互斥（Mutex）對(duì)象信號(hào)量（Semaphore）對(duì)象事件（Event）對(duì)象進(jìn)程對(duì)象和線程對(duì)象3.1EOS內(nèi)核提供了唯一的API函數(shù)用于各種同步對(duì)象的等待操作ULONGWaitForSingleObject(//P操作 HANDLEHandle,//同步對(duì)象句柄 ULONGMilliseconds//超時(shí)的時(shí)間);

當(dāng)?shù)却龑?duì)象Handle無(wú)效時(shí)，等待不返回。當(dāng)?shù)却龑?duì)象Handle有效時(shí)，返回成功。在等待過(guò)程中對(duì)象一直無(wú)效，超過(guò)Milliseconds時(shí)間，返回WAIT_TIMEOUT。3.2Mutex對(duì)象typedefstruct_MUTEX{ PVOIDOwnerThread;//當(dāng)前擁有Mutex的線程指針

ULONGRecursionCount;//遞歸擁有Mutex的計(jì)數(shù)器

LIST_ENTRYWaitListHead;//等待隊(duì)列}MUTEX,*PMUTEX;HANDLECreateMutex(//創(chuàng)建Mutex對(duì)象 BOOLInitialOwner,//FALSE表示創(chuàng)建Mutex對(duì)象無(wú)持有對(duì)象，TRUE表示當(dāng) 前線程持有 PCSTRName//名稱(chēng)，一般為NULL，表示匿名);

BOOLReleaseMutex(//釋放Mutex對(duì)象，V操作 HANDLEHandle);3.3Semaphore對(duì)象typedefstruct_SEMAPHORE{ LONGCount; //信號(hào)量的整形值

LONGMaximumCount; //允許最大值

LIST_ENTRYWaitListHead; //等待隊(duì)列}SEMAPHORE,*PSEMAPHORE;HANDLECreateSemaphore(//創(chuàng)建Semaphore對(duì)象 LONGInitialCount,//初始資源數(shù) LONGMaximumCount,//最大資源數(shù) PCSTRName//名稱(chēng)，一般為NULL，表示匿名);BOOLReleaseSemaphore(//釋放，V操作 HANDLEHandle,//句柄 LONGReleaseCount,//一次增加幾個(gè) PLONGPreviousCount//返回值);3.4Event對(duì)象typedefstruct_EVENT{ BOOLIsManual; //是否手動(dòng)類(lèi)型事件

BOOLIsSignaled; //是否處于Signaled狀態(tài)

LIST_ENTRYWaitListHead; //等待隊(duì)列}EVENT,*PEVENT;HANDLECreateEvent( BOOLManualReset, BOOLInitialState, PCSTRName);BOOLSetEvent( HANDLEHandle);BOOLResetEvent( HANDLEHandle,);4.在EOS應(yīng)用項(xiàng)目中創(chuàng)建線程HANDLECreateThread(SIZE_TStackSize,//棧大小，一般是0PTHREAD_START_ROUTINEStartAddr,//函數(shù)指針//函數(shù)的入口地址PVOIDThreadParam,//參數(shù)ULONGCreateFlags,//沒(méi)用，0PULONGThreadId//返回線程的ID);

typedefULONG(*PTHREAD_START_ROUTINE)(PVOIDThreadParameter);//返回0，成功，返回非0失敗。5.Main函數(shù)流程圖6.Producer函數(shù)流程圖7.Consumer函數(shù)流程圖第六講進(jìn)程的同步在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中至少包括下列問(wèn)題及其回答：P143，生產(chǎn)者在生產(chǎn)了13號(hào)產(chǎn)品后本來(lái)要繼續(xù)生產(chǎn)14號(hào)產(chǎn)品，可此時(shí)生產(chǎn)者為什么必須等待消費(fèi)者消費(fèi)了4號(hào)產(chǎn)品后，才能生產(chǎn)14號(hào)產(chǎn)品呢？生產(chǎn)者和消費(fèi)者是怎樣使用同步對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)該同步過(guò)程的呢？P145-3.4修改EOS的信號(hào)量算法(只看一次消費(fèi)1個(gè)產(chǎn)品的，一次消費(fèi)2個(gè)產(chǎn)品的可以寫(xiě)到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中)P147-四、思考與練習(xí)-2.繪制ps/semaphore.c文件內(nèi)PsWaitForSemaphore和PsReleaseSemaphore函數(shù)的流程圖。檢查的時(shí)候只檢查第2個(gè)問(wèn)題,第1、3主要在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中看如果本次進(jìn)程同步實(shí)驗(yàn)完成，需要上交本次上機(jī)運(yùn)行的源程序和.OUD文件。登錄時(shí)必須輸入真實(shí)的學(xué)號(hào)和姓名，否則后果自負(fù)。要求：文件夾(命名：學(xué)號(hào)+姓名),文件夾