操作系统：编程模拟多进程共享临界资源linux,c语言讲解.docx

一、课程设计目的 本课程设计是学生学习完《计算机操作系统》课程后，进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，让学生更好地掌握操作系统的原理及实现方法,加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。 二、课程设计要求 从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下教学要求： 每位同学从所给题目中任选一个（如自拟题目，需经教师同意），且必须独立完成课程设计，不能相互抄袭。 设计完成后，将所完成的作品交由老师检查。 要求写出一份详细的设计报告。 三、课程设计题目 编程模拟多进程共享临界资源 四、课程设计功能和目标 1、要求产生至少3个进程： 2、两个进程模拟需要进入临界区的用户进程，当需要进入临界区时，显示：“进程x请求进入临界区…”，同时向管理进程提出申请；在临界区中等待一段随机时间，并显示：“进程x正在临界区…”；当时间结束，显示：“进程x退出临界区…”,同时向管理进程提出退出申请。 3、一个进程作为原语级管理进程，接受其他进程的临界区进入请求：如果允许进入，则设置相应变量，然后返回；如果不允许进入，则进入循环等待，直到允许为止； 4、对临界区的访问应遵循空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待的准则。 5、进程间通信可以采用信号、消息传递、管道或网络通信方式。 五、课程设计实现原理 通过编写，创建两个进程模拟需要进入临界区，另外编写一个进程作为原语的管理进程，其负责两个进程的进入！接着设置一个临界区，让其进程在其中访问遵循空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待的准则。 当进程和临界区建立好后，临界区的数据传输，受到了系统硬件的支持，不耗费多余的资源；而进程间通信传递，由软件进行控制和实现，需要消耗一定的CPU资源。从这个意义上讲，临界区更适合频繁和大量的数据传输。 进程信息的传递，自身就带有同步的控制。当等到信息的时候，进程进入睡眠状态，不再消耗CPU资源。而共享队列如果不借助其他机制进行同步，接收数据的一方必须进行不断的查询，白白浪费了大量的CPU资源。 六、课程设计思想、方法和技术（含数据结构、算法、流程图） 6.1、 设计思想和设计函数功能： 6.1.1 、总体构思： 软件主要是由两部分组成：用户进程和管理进程; 管理进程：控制设置相应的临界区，实现对临界区的访问应遵循空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待的准则。 用户进程：循环的随机申请进入临界区，进入临界区执行一段时间，再申请结束。 6.1.2 、具体功能： 用户进程随机的进入cpu执行，先向在信息队列中写入自己的信息（已经约定好的信息类型）然后给管理进程发送信号（告知管理进程申请进入临界区并已在消息队列中写入自己的信息）。 然后循环的读取管理进程给用户进程发回的回馈信息（针对当前临界区的状态）——允许进入、临界区忙等待。如果允许进入则在临界区执行一段时间以后，申请退出，给管理进程发退出的信号，管理进程再给用户进程发送回馈信息。取会指导回馈信息以后则这次过程结束，进入新的过程。 管理进程接收申请进入的信号，在消息队列中取下申请进入队列的用户进程的信息，针对当前临界区状态，写一个回馈信息放入消息队列。 6.2、包含的数据结构 6.1.1 、临界区： Struct crform { Int sem; //临界区的信号量值sem Int head; //临界区等待队列的头，指向的是最先到的进程 Int tail; //临界区等待队列的尾，指向的是进入等待队列的进程 Int duilie[20]; //存放的是等待的进程的信息，以便唤醒 }cr; Cr.sem=1; //初始临界区信号量必须为一，因为只允许一个进程进入临界区 Cr.head=0; //初始时指向等待队列的第一个单元 Cr.tail=0; 6.1.2 、消息队列： Struct msgform { Long msgtype; //消息的类型，在取消息队列时用于区分哪些是该取的信息 Int mtext; //信息的内容，在这里是申请退出进程的信息 }; 6.3、主要用到的技术 6.3.1进程创建和控制： 系统调用：fork（） 包含头文件unistd.h 关键的语句： int x,y; while((x=fork())==-1);//创建子进程1 if(x==0) { //子进程1执行程序段 } else { while((y=fork())==-1); if(y==0) { //子进程2执行程序段 } else { //父进程执行程序段 } } 6.3.2软中断： 系统调用kill（）和signal（） 包含头文件：sys/types.h和signal.h