操作系统生产者与消费者问题实验报告.doc

《操作系统》实验报告 生产者和消费者的问题 实验目的 掌握基本的同步与互斥的算法，理解基本的生产者与消费者的模型。 学习使用Windows 2000/XP中基本的同步对象，掌握相关的API的使用方法。 了解Windows 2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。 实验的内容及其要求 实验内容 以生产者/消费者模型为根据，在Windows 2000环境下创建一个控制台进程，在改进程中创建n个线程模拟生产者和消费者，实现进程（线程）的同步与互斥。 2．实验要求 ①学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则 ②学习了解Windows同步对象及其特性 ③熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法 ④设计程序，实现生产者/消费者进程（线程）的同步与互斥 ⑤提交实验报告 实验的时间安排 实验前，先到图书馆或上网百度了解有关生产者/消费者模型的相关知识，建立生产者/消费者模型的基本概念。 利用13周、15周、17周的上机时间编写和调试程序代码。 利用其他课余时间来分析实验的最终结果并完成相关的实验报告。 实验的环境 硬件条件：普通计算机一台 软件条件：①操作系统：Windows 2000/XP ②开发语言：VC++ 本实验是在Windows 2000+VC6.0环境下实现的，利用Windows SDK提供的系统接口（API）完成程序的功能。实验在Windows下安装VC后进行，因为VC是一个集成开发环境，其中包含了Windows SDK所有工具和定义，所以安装了VC后就不用特意安装SDK了。实验中所用的API（应用程序接口），是操作系统提供的用来进行应用程序设计的系统功能接口。要使用这些API，需要包含对这些函数进行说明的SDK头文件，最常见的就是windows.h。一些特殊的API调用还需要包含其他的头文件。 正文 程序结构图： 2.数据结构： （1）用一个整型数组Buffer_Critical来代表缓冲区。不管是生产产品还是对已有产品的消费都需要访问改组缓冲区。 （2）在程序中用一个自定义结构ThreadInfo记录一条线程的信息，即将测试用例文件中的一行信息记录下来，用于程序创建相应的生产者或者消费者。由于要创建多个线程，所以程序中使用了一个ThreadInfo结构的数组Thread_Info。 (3)在实现本程序的消费生产模型时，具体地通过如下同步对象实现互斥： ●设一个互斥量h_mutex,以实现生产者在查询和保留缓冲区内的下一个空位置时进行互斥。●每一个生产者用一个信号量与其消费者同步，通过设置h_Semaphore[MAX_THREAD_NUM]信号量数组实现，该组信号量用于表示相应产品已生产。同时用一个表示空缓冲区数目的信号量empty_semaphore进行类似的同步，指示缓冲区中是否存在空位置，以便开始生产下一个产品。 ●每一个缓冲区用一个同步对象实现该缓冲区上消费者之间的互斥，这通过设置临界区对象数组PC_Critical[MAX_BUFFER_NUM]实现。 3.实验步骤： （1）打开VC，选择菜单项File-New，选择Projects选项卡并建立一个名为R_WP1的win32 console application工程，创建时注意指定创建该工程的目录。 （2）在工程中创建源文件R_WP1.cpp：选择菜单项Project-Add to project-Files,此时将打开一个新窗口，在其中的“文件名”输入栏中输入自己想要创建的文件名，这里是R_WP1.cpp；接着询问是否创建新文件时回答“yes”。通过Workspace-Source Files打开该文件，在其中编辑源文件并保存。 （3）通过调用菜单项Build-Rebuild all进行编译连接，可以在指定的工程目录下得到debug-R_WP1.exe程序，然后把给定的test.txt文件存入该debug目录下，就可以在控制台进入该debug目录运行程序了。需要强调的是：在创建数据文件时，由于涉及文件的格式问题，最好在记事本中手工逐个输入数据，而不要用复制和粘贴数据。 4.实验源代码： //*************************R_WP1.cpp*************************** #includewindows.h #includefstream.h #includestdio.h #includestring #includeconio.h //定义一些常量 //本程序允许的最大临界区数 #define MAX_BUFFER_NUM 10 //秒到微秒的乘法因子 #define INTE_PER_SEC 1000 //本程序允许的生产和消费线程的总数 #define MAX_THREAD_NUM