第6頁課程設(shè)計(論文)任務(wù)書軟件學(xué)院學(xué)院軟件測試專業(yè)05—測試1班一、課程設(shè)計(論文)題目哲學(xué)家問題的模擬實現(xiàn)二、課程設(shè)計(論文)工作自2008年1月7日起至2008年1月11日止。三、課程設(shè)計(論文)地點:信息機(jī)房5號樓四、課程設(shè)計(論文)內(nèi)容要求：1．本課程設(shè)計的目的通過課程設(shè)計，使學(xué)生理論聯(lián)系實際，在程序設(shè)計實踐中進(jìn)一步了解操作系統(tǒng)的原理和算法的實現(xiàn)，了解設(shè)計系統(tǒng)時應(yīng)考慮的因素。了解C應(yīng)用程序編寫。培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力，提高學(xué)生的論文寫作能力。2．課程設(shè)計的任務(wù)及要求1）基本要求：（1）熟悉C語言的運用，掌握和理解操作系統(tǒng)中的原理和算法；（2）結(jié)合操作系統(tǒng)的基本原理，進(jìn)行程序設(shè)計；（3）對操作系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)有進(jìn)一步認(rèn)識和理解。2）課程設(shè)計論文編寫要求（1）理論設(shè)計部分以課程設(shè)計論文的形式提交，格式必須按照課程設(shè)計論文標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行書寫和裝訂。（2）課程設(shè)計報告（論文）包括目錄、設(shè)計目的和要求、正文（相關(guān)原理分析、程序設(shè)計、流程圖、程序?qū)崿F(xiàn)和程序調(diào)試等內(nèi)容）、設(shè)計小結(jié)、參考文獻(xiàn)、附錄等。3）課程設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)：（1）考勤與學(xué)習(xí)態(tài)度：20分（2）理論理解與課程設(shè)計報告論文：30分；（3）動手操作與程序設(shè)計：30分；（4）設(shè)計論文答辯：20分。4）參考文獻(xiàn)：（1）湯子瀛.計算機(jī)操作系統(tǒng)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.2006.95）課程設(shè)計進(jìn)度安排1．準(zhǔn)備階段（2學(xué)時）：選擇設(shè)計題目、了解設(shè)計目的要求、查閱相關(guān)資料2．程序模塊設(shè)計分析階段（2學(xué)時）：程序總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計3．代碼編寫調(diào)試階段（6學(xué)時）：程序模塊代碼編寫、調(diào)試、測試4．撰寫課程設(shè)計論文階段（2學(xué)時）：總結(jié)課程設(shè)計任務(wù)和設(shè)計內(nèi)容，撰寫課程設(shè)計論文學(xué)生簽名：2008年1月11日6）選擇課程設(shè)計題目具體要求：課程設(shè)計(論文)評審意見（1）考勤與學(xué)習(xí)態(tài)度（20分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）理論理解與課程設(shè)計報告論文（30分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）動手操作與程序設(shè)計（30分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）設(shè)計論文答辯（20分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式規(guī)范性及考勤是否降等級：是（）、否（）評閱人：職稱：講師2008年1月日目錄1、設(shè)計目的和要求……………42、設(shè)計內(nèi)容……………………53、流程圖………64、設(shè)計程序和設(shè)計實現(xiàn)………86、設(shè)計小結(jié)……………………135、參考文獻(xiàn)……………………146、附錄（源代碼）………………15設(shè)計目的和要求1、課設(shè)目的：通過課程設(shè)計，使理論聯(lián)系實際，在程序設(shè)計實踐中進(jìn)一步了解操作系統(tǒng)的原理和算法的實現(xiàn)，全面分析設(shè)計系統(tǒng)時應(yīng)考慮的各種因素。另外，開設(shè)此課程設(shè)計也是為了配合《計算機(jī)操作系統(tǒng)》課程的教學(xué)，通過模擬操作、系統(tǒng)原理的實現(xiàn)，使學(xué)生能更深刻地領(lǐng)會操作系統(tǒng)工作原理和操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法的理解，并可練習(xí)程序設(shè)計。2、課設(shè)要求：問題描述：有五個哲學(xué)家共用一張圓桌，分別坐在周圍的五章椅子上，在圓桌上有五個碗和五只筷子，他們的生活方式是交替地進(jìn)行思考和進(jìn)餐。平時，一個哲學(xué)家進(jìn)行思考，饑餓時便試圖去用其左右最靠進(jìn)他的筷子，只有在他拿到兩只筷子時才能進(jìn)餐。進(jìn)餐畢，放下筷子繼續(xù)思考。①用VC編程創(chuàng)建五個線程，模擬實現(xiàn)五個哲學(xué)家來競爭五只筷子（資源）去吃通心面的情況；②使進(jìn)程可以在任意時間內(nèi)運行；③確保五個線程的同步和互斥；④運行時不會產(chǎn)生死鎖。設(shè)計內(nèi)容1、依據(jù)題目要求，對于問題中的“筷子”（臨界資源），在程序中用數(shù)組b[j]表示，并且通過調(diào)用函數(shù)“_beginthread(ThreadFunc1,0,&ph1)void和ThreadFunc1—3(PVOIDparam)”兩個系統(tǒng)函數(shù)來編寫線程，以及進(jìn)行相關(guān)操作。2、五位哲學(xué)家則是通過類philosopher來定義。3、線程的同步和互斥是通過調(diào)用VC類庫中的"windows.h"類和"process.h"類實現(xiàn)的，具體來說是通過函數(shù)“EnterCriticalSection(&cs)、LeaveCriticalSection(&cs）、InitializeCriticalSection(&cs)、DeleteCriticalSection(&cs)”構(gòu)建臨界區(qū)來實現(xiàn)線程的同步和互斥。4、解決死鎖的辦法：通過檢測進(jìn)程狀態(tài)，一旦五位哲學(xué)家同時處于wating狀態(tài)，則認(rèn)為進(jìn)程處于死鎖狀態(tài)，此時采用釋放哲學(xué)家1（即:進(jìn)程1）的資源，來解除死鎖，當(dāng)然也可以釋放其他進(jìn)程所占用的資源。在本程序中是通過drop()函數(shù)來實現(xiàn)以上過程的（詳見，程序?qū)崿F(xiàn)）。5、為了使測試更具普遍性和隨機(jī)性，本程序通過調(diào)用系統(tǒng)類"time.h"當(dāng)中的函數(shù)srand()、rand()以及Sleep()來自動產(chǎn)生一個隨機(jī)時間，以及生成一個指定的進(jìn)程之間的掛起時間，以此起到一定的延時作用。流程圖開始開始創(chuàng)建進(jìn)程創(chuàng)建進(jìn)程進(jìn)程操作進(jìn)程操作左或右資源為空進(jìn)程狀態(tài)為WaitingN左或右資源為空進(jìn)程狀態(tài)為Waiting釋放左資源YN釋放左資源狀態(tài)改為Thingking選擇左資源進(jìn)程狀態(tài)為Eating狀態(tài)改為Thingking選擇左資源進(jìn)程狀態(tài)為Eating狀態(tài)改為Eating狀態(tài)改為EatingN進(jìn)程狀態(tài)為Thinking進(jìn)程狀態(tài)為ThinkingN釋放左右資源釋放左右資源Y其余進(jìn)程狀態(tài)為Waiting狀態(tài)改為Thinking其余進(jìn)程狀態(tài)為Waiting狀態(tài)改為ThinkingY左或右資源未占用釋放進(jìn)程1資源左或右資源未占用釋放進(jìn)程1資源改變進(jìn)程1狀態(tài)為ThinkingN改變進(jìn)程1狀態(tài)為ThinkingY保持Thinking狀態(tài)占用左資源保持Thinking狀態(tài)占用左資源返回進(jìn)程操作狀態(tài)改變?yōu)閃aiting返回進(jìn)程操作狀態(tài)改變?yōu)閃aiting返回進(jìn)程操作返回進(jìn)程操作結(jié)束演示結(jié)束演示NY返回進(jìn)程操作結(jié)束演示返回進(jìn)程操作結(jié)束演示四、程序設(shè)計和程序?qū)崿F(xiàn)該算法的實現(xiàn)主要包括：線程創(chuàng)建、狀態(tài)轉(zhuǎn)變和解除死鎖三大模塊，其中，狀態(tài)轉(zhuǎn)變模塊包括：eating狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閠hinking狀態(tài)、thinking狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閣aiting狀態(tài)、waiting狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閑ating狀態(tài)?，F(xiàn)將各主要模塊表示如下：1、線程創(chuàng)建模塊：_beginthread(ThreadFunc1,0,&ph1);_beginthread(ThreadFunc2,0,&ph2);_beginthread(ThreadFunc3,0,&ph3);_beginthread(ThreadFunc4,0,&ph4);_beginthread(ThreadFunc5,0,&ph5);線程相關(guān)操作：voidThreadFunc1...5(PVOIDparam){while(1) {philosopher*pPh;pPh=(philosopher*)param;pPh->ChangeStatus(); }}說明:因為創(chuàng)建的五個線程,其相關(guān)操作都一樣,故上面僅僅給出了其中一個操作模塊，其余的類似，不再贅述。

2、狀態(tài)轉(zhuǎn)變模塊：eating狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閠hinking狀態(tài)模塊：EnterCriticalSection(&cs)；if(m_index==1){assert(!b[m_num]);b[m_num]=TRUE;if(m_num==1) {b[5]=FALSE;assert(!b[5]);b[5]=TRUE; }m_index=2;srand(time(NULL)*10000);Sleep(rand()%100);}thinking狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閣aiting狀態(tài)：elseif(m_index==2){if(m_num==1){if(b[1]==TRUE||b[5]==TRUE) m_index=0;}elseif(b[m_num]==TRUE||b[m_num-1]==TRUE){m_index=0;} elsem_index=2;}waiting狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閑ating狀態(tài)：elseif(m_index==0){if(m_num==1) {if(b[1]&&b[5]) {b[1]=FALSE;b[5]=FALSE;m_index=1;srand(time(NULL)*10000);Sleep(rand()%100); } else {b[1]=TRUE; m_index=2; srand(time(NULL)*10000);Sleep(rand()%100); } }else {if(b[m_num]&&b[m_num-1]) {b[m_num]=FALSE;b[m_num-1]=FALSE;m_index=1;srand(time(NULL)*10000);Sleep(rand()%100); }else {b[m_num]=TRUE; m_index=2; srand(time(NULL)*10000);Sleep(rand()%100); } }}LeaveCriticalSection(&cs);3、死鎖解除模塊：voiddrop(){philosopherph1(1),ph2(2),ph3(3),ph4(4),ph5(5); if(ph1.GetStatus()==0&&ph2.GetStatus()==0&&ph3.GetStatus()==0&&ph4.GetStatus()==0&&ph5.GetStatus()==0) {ph1.status();}調(diào)試結(jié)果見（圖—1）圖—1五、設(shè)計小結(jié)課程設(shè)計終于順利完成，在松一口氣刻的是同時，也要感謝給過我指導(dǎo)的張老師以及幫助過我的所有同學(xué)，再次感謝你們！一個多星期課設(shè)時間里，我學(xué)到很多的東西，不僅鞏固