用多线程同步方法解决生产者-消费者问题(操作系统课设).doc

题 目 用多线程同步方法解决生产者－消费者问题(Producer-Consumer Problem) 学 院 计算机科学与技术学院 专 业 软件工程 班 级 姓 名 指导教师 年 月 日  目 录 目 录 1 课程设计任务书 1 正 文 2 1.设计目的与要求 2 1.1设计目的 2 1.2设计要求 2 2.设计思想及系统平台 2 2.1设计思想 2 2.2系统平台及使用语言 3 3.详细算法描述 3 4.源程序清单 6 5.运行结果与运行情况 9 6.调试过程 11 7.总结 12 本科生课程设计成绩评定表 13 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 计算机科学与技术学院 题目: 用多线程同步方法解决生产者－消费者问题 (Producer-Consumer Problem) 初始条件： 操作系统：Linux 程序设计语言：C语言 有界缓冲区内设有20个存储单元，其初值为0。放入／取出的数据项按增序设定为1－20这20个整型数。 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．技术要求： 1）为每个生产者／消费者产生一个线程，设计正确的同步算法 2）每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的当前全部内容、 当前指针位置和生产者／消费者线程的自定义标识符。 3）生产者和消费者各有两个以上。 4）多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。 2． 设计说明书内容要求： 1)设计题目与要求 2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。 3）数据结构与模块说明（功能与流程图） 4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。（要注明存储各个程序及 其运行结果的主机IP地址和目录。） 5）运行结果与运行情况 （提示: （1）有界缓冲区可用数组实现。 （2）编译命令可用：cc -lpthread -o 　目标文件名　　源文件名 （3）多线程编程方法参见附件。） 3. 调试报告： 1)调试记录 2)自我评析和总结 上机时间安排： 18周一 ~ 五 08：0 － 12：00 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日  正 文 1.设计目的与要求 1.1设计目的 通过研究Linux的线程机制和信号量实现生产者消费者问题(Producer-Consumer Problem)的并发控制。 1.2设计要求 1）为每个生产者／消费者产生一个线程，设计正确的同步算法 2）每个生产者/消费者对该存储区进行操作后，即时显示该存储区的全部内容、当 前指针位置和生产者/消费者线程的自定义标识符。 3）生产者和消费者各有两个以上。 4）多个生产者/消费者之间须共享对存储区进行操作的函数代码。 2.设计思想及系统平台 2.1设计思想 在本问题中,共需要一个Mutex和两个Semaphore. 其中,Mutex是用来锁定临界区的,以解决对共享数据buffer的互斥访问问题(无论是对生成者还是对消费者); 我们共需要两个Semaphore,这是因为在本问题中共有两个稀缺资源. 第一种是非空这种资源,是在消费者之间进行竞争的. 第二种是非满这种资源,是在生产者之间进行竞争的. 所以,一般来说,需要锁定临界区,就需要Mutex;有几种稀缺资源就需要几个Semaphore. 对稀缺资源的分析不能想当然.稀缺资源不一定是指被共享的资源,很多时候是指线程会被阻塞的条件(除了要进临界区被阻塞外). 在生产者消费者问题中,消费者会在缓冲区为空时被阻塞,所以非空是一种稀缺资源; 需要设置一个信号量consumer_semaphore,初值设为0; 生产者会在缓冲区为满时被阻塞,所以非满也是一种稀缺资源. 需要设置一个信号量producer_semaphore,初值设为buffer的大小MAX_BUFFER 2.2系统平台及使用语言 本课程设计在Linux操作系统下，使用C语言完成。用到的工具主要有GCC编译器和VI编辑器。 3.详细算法描述 共享数据： Semaphore buffer_mutex=1； Semaphore producer_semaphore=