(司机和售票员问题.docxVIP

学 号： 0课 程 设 计题 目进程同步模拟设计——司机和售票员问题学 院计算机科学与技术学院专 业班 级姓 名指导教师吴利军（老师）2013年1月16日课程设计任务书学生姓名： 指导教师： 吴利军（老师） 工作单位： 计算机科学与技术学院题 目: 进程同步模拟设计——司机和售票员问题 初始条件：1．预备内容：阅读操作系统的进程管理章节内容，对进程的同步和互斥，以及信号量机制度有深入的理解。2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．模拟公共汽车司机和售票员开关门及行车操作的同步模型。2．设计报告内容应说明：⑴ 需求分析；⑵ 功能设计（数据结构及模块说明）；⑶ 开发平台及源程序的主要部分；⑷ 测试用例，运行结果与运行情况分析；⑸ 自我评价与总结：i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色；ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）；iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）；时间安排：设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。周2、周3：完成程序调试及测试。周4、周5：验收、撰写课程设计报告。（注意事项：严禁抄袭，一旦发现，一律按0分记）指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录进程同步模拟设计——司机和售票员问题21、需求分析21.1、问题描述21.2、问题分析31.3、解决方案31.3.1、 使用linux进程41.3.2、 使用java线程41.3.3、 使用html5和javascript脚本41.4、方案确定62、功能设计73、开发平台及源程序的主要部分84、运行结果与运行情况分析104.1、运行结果104.2、运行情况分析115、自我评价与总结126、参考资料13进程同步模拟设计——司机和售票员问题需求分析问题描述司机售票员问题是指模拟公交的司机和人工售票员以及车的行驶过程，其主要包括以下3点：车行驶时，售票员不能开门；只有当车停稳后，售票员才可以开门。车门开着时，司机不能开车；等待售票员把门关好后，司机才能开车。车在行驶时，售票员可以售票；车到站时，司机要停车。为了更清楚地描述上述问题，我选择了使用伪代码来阐述。问题描述中共涉及到两个进程——司机和售票员进程，其中司机进程负责启动车辆、正常驾驶和到站停车这三个任务，售票员进程负责关门、售票和开门。具体示意图如图1所示。图1 司机和售票员任务分配示意图问题分析在汽车不断地到站、停车和行驶的过程中，售票员要同时完成关门、售票和开门的任务，课设的要求就是模拟这两个进程合作完成公交运营的过程。其实这是一个典型的进程同步问题，即在异步环境中的各进程（在这里是司机和售票进程）并发执行，并以各自独立的速度向前推进，这些进程由于合作完成同一任务（这里是公交的正常运营）而相互支持依赖。司机进程到站停车，发送消息通知售票员进程，售票员进程做出开车门的动作，待乘客都上车后，售票员进程关车门，并发送消息通知司机进程，司机继续启动车辆，如此循环共同推进。这我们可以称两个进程为合作进程。既然是典型的进程同步问题，自然先想到的解决方案是使用信号量及PV操作，这个机制既能保证该进程把其它进程需要的消息发送出去，也能测试自己等待的消息是否到达。解决方案先假设有两个信号S_door表示是否关门，初值为0; S_stop表示是否到站停车，初值为0 。则使用PV操作的解决方案如图2所示。图2 使用PV操作解决方案示意图如何将上述方案的伪代码表示转变成现代计算机系统可以接受的程序是这个问题的关键，根据需要，我提出了下面3个解决方案。1.3.1、 使用linux进程就我的认识范围内，我首先想到了使用现代操作系统中的进程机制。以linux系统为例，我们可以使用fork()系统调用来创建新的进程，然后再使用进程自身的管理及进程之间的通信等操作，完成任务是没有问题的。考虑到进程是系统资源分配的实体，即每个系统进程拥有自己独立的存储单元，这就使得进程之间的切换极大地浪费系统开销，这是现代程序设计不想看到的。1.3.2、 使用java线程既然进程是重量级的，那我可以使用轻量级的进程——线程，作为它的替代品。在支持多线程的OS中，线程是CPU调度的最小单位。线程中的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少的、能保证独立运行的资源，比如，在每个线程中都应具有一个用于控制线程运行的线程控制块TCB，用于指示被执行指令序列的程序计数器、保留局部变量、少数状态参数和返回地址等的一组寄存器和堆栈。以jav