1、軟軟 件件 學(xué)學(xué) 院院 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 專專 業(yè)：業(yè)： 軟件工程軟件工程 班班 級(jí)：級(jí)： rb 軟工互軟工互 152 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 201560160226 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 王澤華王澤華 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 韓新超韓新超 實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二: : 進(jìn)程同步（生產(chǎn)者與消費(fèi)者）進(jìn)程同步（生產(chǎn)者與消費(fèi)者） 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粚?shí)驗(yàn)?zāi)康?1）理解進(jìn)程競爭資源的現(xiàn)象，進(jìn)而理解進(jìn)程的同步于互斥； 2）掌握基本的互斥與同步算法，進(jìn)一步理解“生產(chǎn)者消費(fèi)者”模型； 3）通過對(duì)“生產(chǎn)者消費(fèi)者”問題編程實(shí)現(xiàn)，了解進(jìn)程創(chuàng)建、同步信號(hào)量、 互斥信號(hào)量、臨界區(qū)的創(chuàng)建和使用，初步了解并發(fā)程序設(shè)計(jì)方法； 4）進(jìn)

2、一步理解 p、v 原語和信號(hào)量在線程互斥和同步機(jī)制中的運(yùn)用。 二實(shí)驗(yàn)屬性二實(shí)驗(yàn)屬性 該實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。 三實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及器材三實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及器材 普通 pc386 以上微機(jī) 四四 實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ) 1、該實(shí)驗(yàn)中使用到相關(guān)的 windows api 函數(shù)： 1）create thread 建立新的線程； 2）create mutex 創(chuàng)建一個(gè)互斥體； 3）create semaphore 創(chuàng)建一個(gè)新的信號(hào)量； 4）release mutex 釋放由線程擁有的一個(gè)互斥體； 5）release semaphore 對(duì)指定的信號(hào)量增加指定的值； 6）wait for single objec

3、t 用來檢測 handle 時(shí)間的信號(hào)狀態(tài)； 7）wait for multiple objects true 即等待所有信號(hào)量有效再往下執(zhí)行，false 當(dāng)其中一個(gè)信號(hào)量有效時(shí)向下執(zhí)行； 8）close handle 關(guān)閉一個(gè)內(nèi)核對(duì)象。 2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用實(shí)驗(yàn)一中的進(jìn)程就緒隊(duì)列，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)度，如果隊(duì) 列排序與算法要求不一致則編寫一個(gè)排序函數(shù)。 3、進(jìn)程調(diào)度算法：選擇一種進(jìn)程調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)。 4、主界面設(shè)計(jì)：在實(shí)驗(yàn)一的界面上增加一個(gè)進(jìn)程調(diào)度按鈕、被調(diào)進(jìn)程的 pcb 顯示。 5、功能測試：從顯示出的就緒隊(duì)列狀態(tài)和被調(diào)進(jìn)程的 pcb，查看操作的正 確與否。 五五. .實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 （2）結(jié)果

4、分析： 在每個(gè)過程中先做 p(mutex)，后做 v(mutex)，二者要成對(duì)出現(xiàn)。夾 在二者中間的代碼段就是該進(jìn)程的臨界區(qū)。 對(duì)同步信號(hào)量 full 和 empty 的 p，v 操作同樣必須成對(duì)出現(xiàn)，但它們 分別位于不同的程序中。 無論在生產(chǎn)者進(jìn)程中還是在消費(fèi)者進(jìn)程中，兩個(gè) p 操作的次序不能 顛倒：應(yīng)先執(zhí)行同步信號(hào)量的 p 操作，然后執(zhí)行互斥信號(hào)量的 p 操作。否 則可能造成進(jìn)程死鎖。 6.6.實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)總結(jié) 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中引入了進(jìn)程后，極大的改善了系統(tǒng)資源的利用率和 提高了系統(tǒng)的吞吐量，但是由于多道環(huán)境中同時(shí)存在多個(gè)進(jìn)程，它們共享 系統(tǒng)資源，各自按照各自的方式執(zhí)行，給系統(tǒng)造成了混亂，

5、所以系統(tǒng)必須 提供一種機(jī)制管理進(jìn)程，使這些并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程之間能有條不紊地運(yùn)行， 能有效地共享資源和相互合作，使得程序的執(zhí)行具有可再現(xiàn)性，這就是進(jìn) 程同步的主要任務(wù)。 7.7.附錄附錄 #include #include #include using namespace std; / 生產(chǎn)者消費(fèi)者問題，單個(gè)生產(chǎn)者，多個(gè)消費(fèi)者，多個(gè)緩沖池 / 使用 信號(hào)量 和 關(guān)鍵段 來實(shí)現(xiàn) using namespace std; int gi,gj; const int num = 10; / 產(chǎn)生數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù) const int size = 4; / 緩沖池的大小 volatile bool flag =

6、true; / 用于消費(fèi)者線程之間 int bufsize; / 緩沖池 critical_section gc; / 關(guān)鍵段 handle empty,full; / semaphore unsigned int _stdcall pro(pvoid p) / 生產(chǎn)者線程 for(int i = 0; i = num ; i+) waitforsingleobject(empty,infinite); / 線程同步 entercriticalsection( / 線程互斥 bufgi = i; cout 生產(chǎn)者在 gi 號(hào)緩沖池放入 bufgi endl; gi = (gi+1)%size;

7、 leavecriticalsection( releasesemaphore(full,1,null); cout 生產(chǎn)者運(yùn)行結(jié)束! endl; return 0; unsigned int _stdcall cus(pvoid p) / 消費(fèi)者線程 while(true) waitforsingleobject(full,infinite); / 線程同步 if( flag = false ) / 線程之間的邏輯判斷 break; entercriticalsection( / 線程互斥 cout 線程 getcurrentthreadid() 在緩沖池 gj 獲取數(shù)據(jù) bufgj end

8、l; if( bufgj = num ) / 結(jié)束條件 leavecriticalsection( releasesemaphore(full,1,null); flag = false; break; gj = (gj+1)%size; leavecriticalsection( sleep(50); releasesemaphore(empty,1,null); cout 消費(fèi)者線程 getcurrentthreadid() 運(yùn)行結(jié)束! endl; return 0; int main() / 相關(guān)變量的定義 const int sz = 3; gi = gj = 0; initializ

9、ecriticalsection( empty = createsemaphore(null,4,4,null); full = createsemaphore(null,0,4,null); handle handsz; hand0 = (handle)_beginthreadex(null,0,pro,null,0,null); / 創(chuàng)建了三個(gè)線程 hand1 = (handle)_beginthreadex(null,0,cus,null,0,null); hand2 = (handle)_beginthreadex(null,0,cus,null,0,null); waitformultipleobjects(sz,han