进程同步实验报告.doc

操作系统 实 验 报 告 课程名称 操作系统实验 实验项目名称 进程的同步 学号 班级姓名 专业 计算机科学与技术 学生所在学院 计算机科学与技术学院 指导教师 实验室名称地点 计算机基础第七实验室 21B475 哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院 一、实验概述 1. 实验名称 进程的同步 2. 实验目的 ⑴使用EOS的信号量，编程解决生产者—消费者问题，理解进程同步的意义。 ⑵调试跟踪EOS信号量的工作过程，理解进程同步的原理。 ⑶修改EOS的信号量算法，使之支持等待超时唤醒功能（有限等待），加深理解进程同步的原理。? 3. 实验类型 验证+设计 4. 实验内容 ⑴准备实验 ⑵使用EOS的信号量解决生产者－消费者问题 ⑶调试EOS信号量的工作过程 ①创建信号量 ②等待释放信号量 ③等待信号量（不阻塞） ④释放信号量（不唤醒） ⑤等待信号量（阻塞） ⑥释放信号量（唤醒） ⑷修改EOS的信号量算法 二、实验环境 WindowsXP + EOS集成实验环境 三、实验过程 1. 设计思路和流程图 准备实验使用 准备实验 使用EOS的信号量解决生产者－消费者问题 调试EOS信号量的工作过程 创建信号量 释放信号量（唤醒） 等待信号量（阻塞） 释放信号量（不唤醒） 等待信号量（不阻塞） 等待释放信号量 修改EOS的信号量算法 结束实验 图4-1.整体试验流程图 main函数开始 main函数开始 创建Mutex对象 创建Empty信号量对象 创建Full信 号量对象 创建生产者线程 创建消费者线程 等待生产者线程和消费者线程结束 关闭句柄 main函数结束 Producer函数开始 生产完毕？ 等待Empty信号量对象 等待Mutex对象 生产一个产品，占用一个缓冲区 循环向后移动缓冲区指针 释放Mutex对象 释放Full信号量对象 等待500毫秒 Producer函数结束 Consumer函数开始 消费完毕毕？ 等待Full信号量对象 等待Mutex对象 消费一个产品，清空一个缓冲区 循环向后移动缓冲区指针 释放Mutex对象 释放Empty信号量对象 前10个产品？ 等待2000毫秒 等待100毫秒 Consumer函数结束 图4-2.Main函数流程图、生产者消费、消费者流程图 2. 算法实现 3. 需要解决的问题及解答 (1). 思考在ps/semaphore.c文件内的PsWaitForSemaphore和PsReleaseSemaphore函数中，为什么要使用原子操作？ 答：在执行等待信号量和释放信号量的时候，是不允许cpu响应外部中断的，如果此时cpu响应了外部中断，会产生不可预料的结果，无法正常完成原子操作。 (2). 绘制ps/semaphore.c文件内PsWaitForSemaphore和PsReleaseSemaphore函数的流程图。 (3). P143生产者在生产了13号产品后本来要继续生产14号产品，可此时生产者为什么必须等待消费者消费了4号产品后，才能生产14号产品呢？生产者和消费者是怎样使用同步对象来实现该同步过程的呢？ 答：这是因为临界资源的限制。临界资源就像产品仓库，只有“产品仓库”空闲生产者才能生产东西，有权向里面放东西。所以它必须等到消费者，取走产品，“产品空间”（临界资源）空闲时，才继续生产14号产品。 (4). 根据本实验3.3.2节中设置断点和调试的方法，自己设计一个类似的调试方案来验证消费者线程在消费24号产品时会被阻塞，直到生产者线程生产了24号产品后，消费者线程才被唤醒并继续执行的过程。 答：可以按照下面的步骤进行调试 (1) 删除所有的断点。 (2) 按F5启动调试。OS Lab会首先弹出一个调试异常对话框。 (3) 在调试异常对话框中选择“是”，调试会中断。 (4) 在Consumer函数中等待Full信号量的代码行（第173行） WaitForSingleObject(FullSemaphoreHandle, INFINITE); 添加一个断点。 (5) 在“断点”窗口（按Alt+F9打开）中此断点的名称上点击右键。 (6) 在弹出的快捷菜单中选择“条件”。 (7) 在“断点条件”对话框（按F1获得帮助）的表达式编辑框中，输入表达式“i == 24”。 (8) 点击“断点条件”对话框中的“确定”按钮。 (9) 按F5继续调试。只有当消费者线程尝试消费24号产品时才会在该条件断点处中断。 4. 主要数据结构、实现代码及其说明 修