操作系统实验报告

//总的线程数
const
unsigned
short
THREADS_COUNT
=
Fra Baidu bibliotek
PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;
HANDLE hThreads[PRODUCERS_COUNT]; //各线程的 handle DWORD producerID[CONSUMERS_COUNT]; //生产者线程的标识符 DWORD consumerID[THREADS_COUNT]; //消费者线程的标识符
}
return 0; }
//生产一个产品。简单模拟了一下，仅输出新产品的 ID 号 void Produce() {
std::cerr << "Producing " << ++ProductID << " ... "; std::cerr << "Succeed" << std::endl; }
//把新生产的产品放入缓冲区 void Append() {
} return 0; }
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std::cout << i <<": " << g_buffer[i]; if (i==in) std::cout << " <-- 生产"; if (i==out) std::cout << " <-- 消费"; std::cout << std::endl; } }
//从缓冲区中取出一个产品 void Take() {
//控制程序结束
HANDLE g_hMutex;
//用于线程间的互斥
HANDLE g_hFullSemaphore; //当缓冲区满时迫使生产者等待
HANDLE g_hEmptySemaphore; //当缓冲区空时迫使消费者等待
DWORD WINAPI Producer(LPVOID); //生产者线程 DWORD WINAPI Consumer(LPVOID); //消费者线程
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unsigned short in = 0; unsigned short out = 0;
//产品进缓冲区时的缓冲区下标 //产品出缓冲区时的缓冲区下标
int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER]; //缓冲区是个循环队列
bool g_continue = true;
std::cerr << "Appending a product ... "; g_buffer[in] = ProductID; in = (in+1)%SIZE_OF_BUFFER; std::cerr << "Succeed" << std::endl;
//输出缓冲区当前的状态 for (int i=0;i<SIZE_OF_BUFFER;++i){
这段代码将缓冲区建立成一个循环队列，使用 pv 原语进行线程间的互斥，当缓
冲区满的时候迫使生产者等待，当缓冲区空时迫使消费者等待。
//创建生产者线程
for (int i=0;i<PRODUCERS_COUNT;++i){
hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]);
四、实验心得
1、实验结果。截图。
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2、错误与改正； 3、心得体会；
在此次实验中通过本次课程设,使我对线程（进程）之间的同步和互 斥有了非常直观的理解，学会了通过信号量去解决类似的互斥和同步问 题，提高了我的编程解决问题的能力，在代码设计阶段我学到了很多控制 线程的技巧，以及线程之间的简单通信。总之学无止境，这只是个开端， 等待自己去发掘和学习的还有更多。。。。。。。。
3、算法实现 4、需要解决的问题：
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使用 pv 操作原语一组生产者向一组消费者提供消息，它们共享一个有缓
冲池，生产者向其中投放消息，消费者从中取得消息。假定这些生产者
和消费者互相等效，只要缓冲池未满，生产者可将消息送入缓冲池；只
要缓冲池未空，消费者可从缓冲池取走一个消息
4．关键代码分析：
此次实验完成了用过使用信号量去解决了消费者与生产者之间的同 步与互斥问题。
值得注意的是在创立信号量的时候，要注意创立几个信号量能解决问 题，最重要的是，在解决同步和互斥的问题中，要注意哪边是同步，哪边 是互斥，不能颠倒顺序。
附录：·主要代码· #include <windows.h> #include <iostream> const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 10; //缓冲区长度 unsigned short ProductID = 0; //产品号 unsigned short ConsumeID = 0; //将被消耗的产品号
} return 0; }
//消费者 DWORD WINAPI Consumer(LPVOID lpPara) {
while(g_continue){ WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore,INFINITE); WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE); Take(); Consume(); Sleep(1500); ReleaseMutex(g_hMutex); ReleaseSemaphore(g_hFullSemaphore,1,NULL);
for (int i=0;i<SIZE_OF_BUFFER;++i){ std::cout << i <<": " << g_buffer[i]; if (i==in) std::cout << " <-- 生产"; if (i==out) std::cout << " <-- 消费"; std::cout << std::endl;
hThreads[PRODUCERS_COUNT+i]=CreateThread(NULL,0,Consumer,NULL,0,&consume rID[i]);
if (hThreads[i]==NULL) return -1;
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}
while(g_continue){ if(getchar()){ //按回车后终止程序运行 g_continue = false; }
int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER]; //缓冲区是个循环队列
bool g_continue = true;
//控制程序结束
HANDLE g_hMutex;
//用于线程间的互斥
HANDLE g_hFullSemaphore; //当缓冲区满时迫使生产者等待
HANDLE g_hEmptySemaphore; //当缓冲区空时迫使消费者等待
三、实验过程
1、实验具体题目，分析题目： 生产者——消费者问题 1. 生产者功能描述 在同一个进程地址空间内执行的两个线程。生产
者线程生产物品 然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消 费。当生产者线程生产物品时 如果没有空缓冲区可用 那么生产者线 程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。 2.消费者功能描述 消费者线程从缓冲区中获得物品 然后释放缓冲 区。当消费者线程消费物品时 如果没有满的缓冲区 那么消费者线程 将被阻塞 直到新的物品被生产出来 2、算法流程： ① 由用户指定要产生的进程及其类别，存入进入就绪队列。 ② 调度程序从就绪队列中提取一个就绪进程运行。如果申请的资源不存 在则进入响应的等待队列，调度程序调度就绪队列中的下一个进程。 进程运行结束时，会检查对应的等待队列，激活队列中的进程进入就 绪队列。重复这一过程直至就绪队列为空。 ③ 程序询问是否要继续？如果要转直①开始执行，否则退出程序。
使用高级编程语言现“生产者——消费者”进程同步问题。
2．实验目标
（1）对课本知识加以巩固，在实践中提高动手能力； （2）完整的完成此次实验，并有所创新与突破； （3）独立思考，充分利用网络资源与图书资源； （4）取得一个被老师认可的高分评价；
二、实验工具
1.操作系统：windows2003 server enterprise 2.开发环境：Visual Studio 2010
while(g_continue){ if(getchar()){ //按回车后终止程序运行 g_continue = false; }
} 使用一个循环语句创建一个生产者线程，用一个函数将当前的值赋给 hThreads[i]数组来判断 此时的缓冲区是空还是满，如果是空的，则返回值为－1，然后不断重复。 创建消费者是同理。
while(g_continue){ WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore,INFINITE); WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE); Produce(); Append(); Sleep(1500); ReleaseMutex(g_hMutex); ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore,1,NULL);
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《操作系统》实验报告
指导老师： 李青 专业班级： 软件工程（2） 学号 ： 11202837 姓名 ： 王益娟 完成日期： 2012 年 10 月 26 日
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一、实验概述
1．实验目的
深入了解掌握进程的同步、互斥机制，认识理解其调度过程，并用于解决 实际生产者/消费者问题。
} }
//消耗一个产品 void Consume() {
std::cerr << "Consuming " << ConsumeID << " ... "; std::cerr << "Succeed" << std::endl; }
//生产者 DWORD WINAPI Producer(LPVOID lpPara) {
int main()
{
//创建各个互斥信号
g_hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);
g_hFullSemaphore
=
CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);
g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);
//创建生产者线程 for (int i=0;i<PRODUCERS_COUNT;++i){
hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]); if (hThreads[i]==NULL) return -1; } //创建消费者线程 for ( i=0;i<CONSUMERS_COUNT;++i){
std::cerr << "Taking a product ... "; ConsumeID = g_buffer[out]; out = (out+1)%SIZE_OF_BUFFER; std::cerr << "Succeed" << std::endl;
//输出缓冲区当前的状态
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if (hThreads[i]==NULL) return -1;
}
//创建消费者线程
for ( i=0;i<CONSUMERS_COUNT;++i){
hThreads[PRODUCERS_COUNT+i]=CreateThread(NULL,0,Consumer,NULL,0,&con sumerID[i]); if (hThreads[i]==NULL) return -1; }
//调整下面的数值，可以发现，当生产者个数多于消费者个数时， //生产速度快，生产者经常等待消费者；反之，消费者经常等待 const unsigned short PRODUCERS_COUNT = 3; //生产者的个数 const unsigned short CONSUMERS_COUNT = 1; //消费者的个数