操作系统进程通信共享内存课程设计
进程通信课程设计
进程通信课程设计一、教学目标本课程旨在让学生理解进程通信的基本概念、原理和实现方式，掌握进程间通信的主要方法，包括管道、消息队列、信号量和共享内存等，以及进程同步和互斥的基本算法。
通过本课程的学习，学生应能运用进程通信的知识解决实际问题，提高进程设计与调度的能力。
具体来说，知识目标包括：1.理解进程通信的基本概念和分类。
2.掌握进程间通信的主要方法和实现机制。
3.理解进程同步和互斥的基本原理及应用。
技能目标包括：1.能够使用操作系统提供的进程通信接口进行编程。
2.能够设计和实现简单的进程通信应用。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生的团队协作精神和问题解决能力。
2.使学生认识到进程通信在现代软件系统中的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括进程通信的基本概念、进程间通信的主要方法、进程同步和互斥的基本算法。
具体安排如下：1.进程通信的基本概念：介绍进程通信的定义、分类和作用。
2.进程间通信的主要方法：–管道：介绍管道的概念、分类和使用方法。
–消息队列：介绍消息队列的定义、创建和管理。
–信号量：介绍信号量的概念、PV操作和信号量的应用。
–共享内存：介绍共享内存的原理、创建和使用。
3.进程同步和互斥的基本算法：–互斥锁：介绍互斥锁的概念和实现方法。
–信号量：介绍信号量的概念和实现方法。
–条件变量：介绍条件变量的概念和实现方法。
–屏障：介绍屏障的概念和实现方法。
三、教学方法针对本课程的特点和学生实际情况，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解进程通信的基本概念、原理和实现方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解进程通信的应用。
3.实验法：安排实验课程，让学生动手实践，巩固所学知识。
4.讨论法：学生进行小组讨论，培养团队协作精神和问题解决能力。
四、教学资源为了保证教学质量和学生的学习体验，将准备以下教学资源：1.教材：《操作系统原理与应用》、《进程通信与同步》等。
2.参考书：《现代操作系统》、《计算机操作系统》等。
操作系统课程设计说明书-基于Linux的进程之间通信
操作系统课程设计说明书-基于Linux的进程之间通信中北大学操作系统课程设计说明书学院、系：软件学院专业：软件工程学生姓名：学号：设计题目：基于Linux的进程之间通信实现信号量通信机制（哲学家进餐）起迄日期: 2015年12月28日- 2016年1月8日指导教师:何志英2015 年12月25日1需求分析1.1小组的拿到的任务是：设计内容：(1) 实现管道通信，要求见P183习题（3）。
(2) 实现信号量通信机制，要求见P191习题（3）。
(3) 实现消息缓冲通信机制，要求见P197习题。
(4) 实现共享内存区通信机制，要求见P201习题（2）。
要求：(1) 用Linux中进程控制系统调用函数来创建进程（线程）。
(2) 输出进程通信时同步的说明信息。
1.2小组分工我拿到的题目是：(2) 实现信号量通信机制，要求见P191习题（3）。
1.3题目的要求如下：1.3.1.哲学家进餐问题描述：设有5个哲学家，共享一张放有5把椅子和5把叉子的圆桌，每人分得一把椅子。
哲学家们在肚子饥饿时才试图分两次从两边捡起两把叉子就餐。
条件：1.每个人只有拿到两把叉子时，哲学家才能吃饭2.如果叉子已在他人手上，则哲学家必须等到他人吃完后才能拿起叉子3.任性的哲学家在自己未拿到两把叉子吃饭之前，绝不放下自己手中的叉子1.3.2问题：1.什么情况下5个哲学家全部都吃不上饭？答：当5个哲学家每人手中都拿到了1把叉子（共5把），即不肯放下自己手中的叉子又想要得到左右邻居的叉子时，每个哲学家永远拿不到两把叉子，所有哲学家都在等待另一把叉子，就会导致这5个哲学家谁都吃不上饭。
也就是产生死锁后的情况。
2.编程实现没有人饿死（永远拿不到两个叉子）的算法。
答：程序请看代码实现。
分析：没有人饿死，就是不允许出现死锁的情况（5个哲学家每人1把叉子）1.3.3解决死锁的方法有三种：1.至多允许四位哲学家同时去拿左边的叉子，最终保证至少有一位哲学家能够进餐，并且在用毕时能释放出他用过的两只叉子，从而使更多哲学家能够进餐；2.规定当哲学家的左右两只叉子均可用时，才允许他拿起叉子进餐；3.规定奇数号的哲学家先拿他左边的叉子，然后再去拿他右边的叉子，而偶数号哲学家则相反。
linux课程设计进程间通信
linux课程设计进程间通信一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握Linux进程间通信的基本概念和常用方法。
知识目标包括：掌握进程间通信的定义、作用和分类；理解Linux系统中进程间通信的机制和原理。
技能目标包括：学会使用Linux系统中的管道、信号和共享内存等通信方法；能够编写简单的Linux进程间通信程序。
情感态度价值观目标包括：培养学生对Linux系统的兴趣和好奇心，提高学生对计算机操作系统的基本认识；培养学生团队合作精神和自主学习能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括Linux进程间通信的概念、分类和机制，以及常用的进程间通信方法。
首先，介绍进程间通信的定义和作用，让学生了解进程间通信的重要性。
然后，讲解Linux系统中进程间通信的机制和原理，包括管道、信号和共享内存等方法。
接下来，通过实例演示和编程实践，让学生掌握这些通信方法的用法和特点。
最后，结合实际应用场景，讨论进程间通信在操作系统中的应用和意义。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
首先，采用讲授法，向学生讲解进程间通信的基本概念和原理。
其次，通过案例分析法，分析实际应用场景中的进程间通信问题，引导学生学会运用所学知识解决实际问题。
然后，利用实验法，让学生动手实践，编写进程间通信程序，加深对通信方法的理解和记忆。
最后，采用讨论法，鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队合作精神和批判性思维。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，准备以下教学资源。
首先，教材《Linux操作系统原理与应用》，作为学生学习的基础资料。
其次，参考书《Linux进程间通信》，为学生提供更深入的理论学习资料。
再次，多媒体教学课件，用于直观展示进程间通信的原理和实例。
最后，实验室设备，包括计算机和网络设备，用于学生进行进程间通信实验。
通过这些教学资源，丰富学生的学习体验，提高学习效果。
五、教学评估本节课的教学评估将采用多种方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
《操作系统》课程设计-进程通信与进程同步机制实现
江苏大学《操作系统》课程设计说明书设计题目进程通信与进程同步机制实现学生姓名XXXXXX指导老师XXXXXX学院计算机学院专业班级软件工程X学号612355401完成时间XXXXXXXX一．课程设计题目某银行提供10个服务窗口（7个对私服务窗口，3个对公服务窗口）和100个供顾客等待的座位。
顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。
取号机每次仅允许一位顾客使用，有对公和对私两类号，美味顾客只能选取其中一个。
当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。
请用P、V操作写出进程的同步算法。
二．课程设计目的1、掌握基本的同步与互斥算法，理解银行排队系统操作模型。
2、学习使用Windows 2000/XP中基本的同步对象，掌握相关API 的使用方法。
3、了解Windows 2000/XP中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥。
三．课程设计要求◆学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则；◆学习了解Windows同步对象及其特性；◆熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法；◆设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥；◆提交实验报告。
四．需要了解的知识1.同步对象同步对象是指Windows中用于实现同步与互斥的实体，包括信号量(Semaphore)、互斥量(Mutex)、临界区(Critical Section)和事件(Events)等。
本实验中使用到信号量、互斥量和临界区三个同步对象。
2.同步对象的使用步骤：◆创建/初始化同步对象。
◆请求同步对象，进入临界区(互斥量上锁)。
◆释放同步对象(互斥量解锁)。
五．需要用到的API函数及相关函数我们利用Windows SDK提供的API编程实现实验题目要求，而VC中包含有Windows SDK的所有工具和定义。
要使用这些API，需要包含堆这些函数进行说明的SDK头文件——最常见的是Windows.h(特殊的API调用还需要包含其他头文件)。
操作系统原理进程通信共享内存
操作系统原理进程通信共享内存操作系统中的进程通信和共享内存是两个相互关联的概念。
进程通信是指不同进程之间进行信息交换的机制，而共享内存则是实现进程通信的一种方法。
在本文中，我们将详细介绍进程通信和共享内存的原理和一些常用的实现方式。
一、进程通信的原理进程通信是操作系统中实现不同进程之间信息传递和协同工作的关键机制。
它可以分为两种基本形式：同步和异步。
1.同步通信：同步通信是指发送进程和接收进程在通信操作期间需要进行协调和同步。
在同步通信中，发送进程必须等待接收进程完成后才能继续执行。
2.异步通信：异步通信是指发送进程和接收进程在通信操作期间相互独立，不需要进行明确的协调和同步。
在异步通信中，发送进程可以在发送消息后立即继续执行其他任务，而不需要等待接收进程。
常见的进程通信机制包括管道、消息队列、信号量和套接字等。
下面将对其中的一种机制进行详细介绍。
1. 管道（Pipe）：管道是一种特殊的文件，用于将一个进程的输出连接到另一个进程的输入。
管道提供了一种单向的、先进先出的数据传输方式。
在管道中，写操作和读操作是同步的，即写操作会一直阻塞直到有进程来读取数据。
很多操作系统提供了管道的实现方式，如在Unix/Linux中可以使用pipe(系统调用创建一个管道。
在创建管道后，相关进程可以通过文件描述符进行读写操作。
二、共享内存的原理共享内存是一种允许两个或多个进程之间共享地址空间的机制。
通过共享内存，进程可以直接读取和修改彼此的数据，从而实现高效的数据共享。
共享内存的实现包括以下步骤：1. 创建共享内存区域：操作系统提供了一些系统调用，如shmget(，用于创建共享内存区域。
创建共享内存区域时需要指定大小和一些其他的控制参数。
2. 连接到共享内存：创建共享内存区域后，进程可以使用shmat(系统调用将共享内存区域连接到自己的地址空间，从而可以直接读取和修改共享内存中的数据。
3.操作共享内存：连接到共享内存后，进程可以像操作普通内存一样对共享内存进行读写操作。
进程间通信Linux课程设计
进程间通信Linux 课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握进程间通信在Linux环境下的基本原理和实现方法。
具体目标如下：1.知识目标：–了解Linux操作系统的基本概念和架构；–理解进程间通信的概念、作用和分类；–掌握Linux下进程间通信的主要方法，如管道、消息队列、共享内存和信号等；–掌握同步机制，如互斥锁、条件变量和信号量等。
2.技能目标：–能够在Linux环境下编写简单的进程间通信程序；–能够分析并解决进程间通信过程中遇到的问题；–能够运用进程间通信的原理和技巧解决实际编程中的问题。
3.情感态度价值观目标：–培养学生的团队协作意识和沟通能力；–培养学生的创新精神和自主学习能力；–培养学生对操作系统和进程间通信领域的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.Linux操作系统基本概念和架构；2.进程间通信的概念、作用和分类；3.Linux下进程间通信的主要方法：–消息队列；–共享内存；4.同步机制：–条件变量；5.进程间通信实例分析。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解基本概念、原理和方法；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解进程间通信的原理和应用；3.实验法：让学生动手实践，培养实际编程能力；4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队协作和沟通能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：《Linux进程间通信》；2.参考书：相关领域的经典著作和学术论文；3.多媒体资料：教学PPT、视频讲座等；4.实验设备：计算机、网络设备等。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的积极性、主动性和团队协作能力；2.作业：布置相关的编程练习和研究报告，评估学生的理解和应用能力；3.考试：包括期中和期末考试，以闭卷形式进行，评估学生对进程间通信知识的掌握程度和实际应用能力；4.实验报告：评估学生在实验过程中的动手能力和问题解决能力。
操作系统进程通信共享内存课程设计
某某城建学院《操作系统》课程设计说明书设计题目：进程通信专业：计算机科学与技术指导教师：邵国金、郭猛、薛冰班级：学号：姓名：同组人：计算机科学与工程系2013年1 月10 日前言本设计是基于课程中学到的UNIX系统调用，使用操作系统环境是Red Hat Linux 9，言语开发环境是Linux的GNU C或C++。
Linux操作系统是一个向用户开放源码的免费的类UNIX操作系统。
它为在校学生学习操作系统课程提供了一个看得见摸得着的X例。
对于学生正确理解,掌握操作系统的根本知识具有重要意义。
鉴于此,本操作系统课程涉与的实验均在Linux环境下进展。
这就要求大家：(1)熟悉Linux的操作和开发环境;(2)具有C语言知识(Linux操作系统大约90%的源码是用C语言编写)。
我们的设计和实验将在Windows xp环境下，基于虚拟机软件VMWare软件进展安装。
学习计算机软件技术，特别是计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。
如何学习和掌握操作系统技术的原理与实际技巧呢?除了听课和读书之外，最好的方法恐怕就是在实践中练习。
例如，自己设计一个小型操作系统，多使用操作系统，多阅读和分析操作源代码等。
但由于我们的条件和学时有限，在理论学习过程中没有给同学们提供更多的实验机会。
基于共享内存的进程通信，通过在两个进程间创建一块共享内存，将共享内存块分为两局部，标示位和数据域。
通过实践让我们了解了什么是共享内存通信机制，实现了程序进程间的通信。
积极通过合作，完成任务。
目录一、系统开发环境- 3 -二、设计目的- 5 -三、设计题目与要求- 6 -四、总体设计- 7 -1、服务器功能- 7 -2、客户端功能- 7 -3、文件读取功能- 8 -4、界面显示函数- 8 -5、组成框图：- 9 -6.共享内存分配- 9 -7.总体流程图- 10 -五、详细设计- 11 -1.主函数- 11 -2.菜单显示- 12 -3.服务器端：- 12 -4.客户端程序：- 14 -5、局部函数介绍- 15 -六、调试与测试- 17 -七、执行结果与分析- 18 -八、源程序清单- 20 -九、心得体会- 25 -十、参考文献- 26 -一、系统开发环境Windows Xp系统、虚拟机上运行的Red Hat Linux 9系统运行环境。
操作系统原理进程通信共享内存
操作系统原理进程通信共享内存进程通信是操作系统中的重要概念，它允许不同的进程之间进行数据的交流和共享。
其中，共享内存是一种高效的进程通信机制，它允许多个进程访问同一块内存区域，从而实现数据的共享和传输。
在本文中，我们将深入探讨进程通信中的共享内存机制，并介绍其原理和实现。
一、共享内存的原理共享内存是一种在多进程环境下进行数据共享的方法，它的核心思想是将一块内存区域映射到多个进程的地址空间中，使得它们可以直接读写该内存区域的数据，而无需通过操作系统的内核进行数据的拷贝。
这种直接的访问方式可以在一定程度上提高数据传输的效率，使得进程之间的通信更加高效。
共享内存的实现通常包括以下几个步骤：1.创建共享内存区域：首先，需要调用操作系统提供的相关函数来创建一个共享内存区域，该区域可以通过一个唯一的标识符来进行识别。
2.映射共享内存区域：创建好共享内存区域后，操作系统将返回该区域的地址信息。
进程可以通过将该地址映射到自己的地址空间中来访问共享内存区域。
3.访问共享内存：一旦获得了共享内存的地址，进程就可以直接对其进行读写操作，就像对普通的内存一样。
多个进程可以同时对共享内存进行读写操作，实现数据的共享和传输。
4.解除映射：完成对共享内存的操作后，进程需要调用相应的函数来解除对该内存区域的映射，以便操作系统回收相关资源。
二、共享内存的优缺点虽然共享内存是高效的进程通信机制，但在实际应用中也存在一些优缺点。
1.优点：（1）高效：由于共享内存是直接映射到进程地址空间中的，所以进程可以直接对其进行读写操作，无需经过内核的拷贝。
这样可以减少数据传输的开销，提高通信的效率。
（2）灵活性：共享内存允许多个进程同时对同一块内存区域进行读写操作，使得进程之间的数据共享更加灵活，可以满足不同进程之间不同的通信需求。
2.缺点：（1）同步问题：由于多个进程可以同时对共享内存进行读写操作，可能会出现数据一致性的问题。
为了避免数据的混乱，需要通过其他方式进行进程间的同步和互斥操作，如信号量等。
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v .. . ..河南城建学院《操作系统》课程设计说明书设计题目：进程通信专业：计算机科学与技术指导教师：邵国金、郭猛、薛冰班级：学号：姓名：同组人：计算机科学与工程系2013年1 月10 日前言本设计是基于课程中学到的UNIX系统调用，使用操作系统环境是Red Hat Linux 9，言语开发环境是Linux的GNU C或C++。
Linux操作系统是一个向用户开放源码的免费的类UNIX操作系统。
它为在校学生学习操作系统课程提供了一个看得见摸得着的范例。
对于学生正确理解,掌握操作系统的基本知识具有重要意义。
鉴于此,本操作系统课程涉及的实验均在Linux环境下进行。
这就要求大家：(1)熟悉Linux的操作和开发环境;(2)具有C语言知识(Linux操作系统大约90%的源码是用C语言编写)。
我们的设计和实验将在Windows xp环境下，基于虚拟机软件VMWare软件进行安装。
学习计算机软件技术，特别是计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。
如何学习和掌握操作系统技术的原理与实际技巧呢?除了听课和读书之外，最好的方法恐怕就是在实践中练习。
例如，自己设计一个小型操作系统，多使用操作系统，多阅读和分析操作源代码等。
但由于我们的条件和学时有限，在理论学习过程中没有给同学们提供更多的实验机会。
基于共享内存的进程通信，通过在两个进程间创建一块共享内存，将共享内存块分为两部分，标示位和数据域。
通过实践让我们了解了什么是共享内存通信机制，实现了程序进程间的通信。
积极通过合作，完成任务。
目录一、系统开发环境 ........................................................................................ - 4 -二、设计目的 ............................................................................................... - 5 -三、设计题目及要求..................................................................................... - 6 -四、总体设计 ............................................................................................... - 7 -1、服务器功能 ....................................................................................... - 7 -2、客户端功能 ....................................................................................... - 7 -3、文件读取功能.................................................................................... - 8 -4、界面显示函数.................................................................................... - 8 -5、组成框图： ....................................................................................... - 9 -6.共享内存分配 ...................................................................................... - 9 -7.总体流程图........................................................................................ - 10 -五、详细设计 ............................................................................................. - 11 -1.主函数............................................................................................... - 11 -2.菜单显示 ........................................................................................... - 11 -3.服务器端：........................................................................................ - 12 -4.客户端程序： .................................................................................... - 14 -5、部分函数介绍.................................................................................. - 15 -六、调试与测试.......................................................................................... - 17 -七、执行结果及分析................................................................................... - 18 -八、源程序清单.......................................................................................... - 20 -九、心得体会 ............................................................................................. - 25 -十、参考文献 ............................................................................................. - 26 -一、系统开发环境Windows Xp系统、虚拟机上运行的Red Hat Linux 9系统运行环境。
二、设计目的1、进一步了解什么是进程，以及创建进程的方式。
2、实现UNIX/LINUX系统环境下的进程通信方式。
3、熟练掌握C/S中的共享内存通信机制。
4、开辟一个共享区，实现进程共享资源，互相通信。
三、设计题目及要求利用UNIX系统提供的进程通信机制实现通信以及共享内存区的实现(1) 共享存储区的创建，附接和断接使用系统调用shmget()，shmat()，msgdt()，shmctl()，编制一长度为1K 的消息发送和接收的程序。
1）为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。
SERVER和CLIENT也可分别为2个各自独立的程序。
2）SERVER端建立一个Key为375的共享区，并将第一个字节置为-1，作为数据空的标志，等待其他进程发来的消息。
当该字节的值发生变化时，表示收到了信息，并进行处理。
然后再次把它的值设为-1。
如果遇到的值为0，则视为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。
SERVER每接收到一次数据后显示“(server)received”。
3）CLIENT端建立一个Key为375的共享区，当共享取得第一个字节为-1时，SERVER端空闲，可发送请求。
CLIENT随即填入9到0。
期间等待Server 端的再次空闲。
进行完这些操作后，CLIENT退出。
CLIENT每发送一次数据后显示“(client)sent”。
4）父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。
（2）功能扩展：在sever端创建一个服务函数，从而形成C/S通讯模式要求SERVER每接收到一次数据后不仅仅显示“(server)received”，而是做一些其它事情，比如读取或查询某个文件等。
此功能可由设计者自己定义。
四、总体设计1.服务器功能服务器共有四块共享内存,分别用addr1，addr2，addr3，addr4接收，其中addr1为整形指针，addr1，addr2，addr3为结构体型指针，结构体的定义如下：Typedef strcut address{Int mark;Char ch[20];}address;其中的mark成员用来作为标记为标示共享内存块的状态，-1表示该内存块空闲，服务端可以发送服务请求，1,2,3这分别表示服务器正在处理不同的服务请求，客户端需等待。
而字符数组成员ch则用来将各个客户端的文件中的数据放入对应的共享内存块中，与服务器交换数据。
而内存块之所以既能实现客户端与服务器的通信，又能相互之间交换数据，在于shmat函数的返回值为void*，可以将其转化为任意类型的指针变量，该函数调用如下：Addr1=（address*）shmat(shmid1,1024,0);Addr2=（address*）shmat(shmid2,1024,0);Addr3=（address*）shmat(shmid31024,0);该四块共享内存分别用于实现接受各个客户端的服务请求，处理客户端1，客户端2，客户端3的服务请求。
各个共享内存模块的处理方法基本一致，即服务器处理完客户端的请求，将addr 置为-1，即表示自己已空闲，可以接受服务请求；客户端发出服务请求后，等待服务器处理，一旦服务得到相应，将addr置为1或2或3。
2.客户端功能可具体分成3个客户端，每个客户端均包含两块共享内存，第一块用于发送请求，其键值为各个客户端所知，第二块用于与服务器交互阶段的数据传递，其键值仅有本客户端与服务器知道。