《实验二生产者和消费者.doc

1.1 实验目标 掌握操作系统对进程管理的同步和互斥问题，以经典同步问题“生产者和消费者”为例，运用所学C语言知识，编写该问题的模拟运行环境。 1.2 实验环境 教学机房，C语言程序平台。 1.3 实验内容及步骤 1.了解经典同步问题“生产者和消费者” 生产者与消费者可以通过一个环形缓冲池联系起来，环形缓冲池由几个大小相等的缓冲块组成，每个缓冲块容纳一个产品。每个生产者可不断地每次往缓冲池中送一个生产产品，而每个消费者则可不断地每次从缓冲池中取出一个产品。指针i和指针j分别指出当前的第一个空缓冲块和第一个满缓冲块。 2.分析和理解 （1）既存在合作同步问题，也存在临界区互斥问题 合作同步：当缓冲池全满时，表示供过于求，生产者必须等待，同时唤醒消费者；当缓冲池全空时，表示供不应求，消费者应等待，同时唤醒生产者。 互斥：缓冲池显然是临界资源，所在生产者与消费都要使用它，而且都要改变它的状态。 （2）基于环形缓冲区的生产者与消费者关系形式描述： 公用信号量mutex：初值为1，用于实现临界区互斥 生产者私用信号量empty：初值为n，指示空缓冲块数目 消费者私用信号量full：初值为0，指示满缓冲块数目 整型量i和j初值为0，i指示首空缓冲块序号，j指示首满缓冲块序号 （3）PV原语 var mutex,empty,full:semaphore; i,j:integer;buffer:array[0...n-1] of item; i:=j:=1; Procedure producer; begin while true do begin produce a product; P(empty); P(mutex); buffer(i):=product; i:=(i+1) mod n; V(mutex); V(full); end; end; Procedure consumer; begin P(full); P(mutex); goods:=buffer(j); j:=(j+1) mod n; V(mutex); V(empty); consume a product; end; end; 3.用C语言编程搭建“生产者和消费者”经典进程通信问题的环境。要求程序运行时，按任意键停止，显示当前系统的各个参数的值。提交实验报告，以及相关程序列表。打包成附件上传。 #include windows.h #include stdio.h #include stdlib.h #define P(S) WaitForSingleObject(S,INFINITE)//定义Windows下的P操作 #define V(S) ReleaseSemaphore(S,1,NULL)//定义Windows下的V操作 #define rate 1000 #define CONSUMER_NUM 10 /*消费者个数*/ #define PRODUCER_NUM 10 /*生产者个数*/ #define BUFFER_NUM 4 /*缓冲区个数*/ typedef HANDLE Semaphore; //信号量的Windows原型 char *thing[10]= {物品1,物品2,物品3,物品4,物品5, 物品6,物品7,物品8,物品9,物品10}; struct Buffer { int product[BUFFER_NUM]; //缓冲区 int start,end; //两个指针 }g_buf; Semaphore g_semBuffer,g_semProduct,g_mutex; //消费者线程 DWORD WINAPI Consumer(LPVOID para) { int i=*(int *)para; //i表示第i个消费者 int ptr,j; //待消费的内容的指针 Sleep(100); while(1) { P(g_semProduct); //有产品，先锁住缓冲区 P(g_mutex); //记录消费的物品 ptr=g_buf.start; //再移动缓冲区指针 g_buf.start=(g_buf.start+1)%BUFFER_