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燕山大学课程设计说明书 课程设计名称：操作系统 题目：多道程序缓冲区协调操作 班级：11级计算机应用1班 开发小组名称：多道程序缓冲区协调操作的程序设计 课题负责人：吴楠 课题组成员： 姓名 吴楠 学号 110104010058 班级 应用1班 自评成绩 姓名 王乐 学号 110104010045 班级 应用1班 自评成绩 课题开发日期：2014.1.10 1 概述 1.1 课程设计目的 通过编写一个生产者消费者的实例，了解多线程的创建，运行原理，通过信号量机制的运用了解各线程间的协调工作机制；通过实现界面编程，了解MFC编程思想。 1.2 主要完成的任务 如下图所示，有多个PUT操作要不断循环地向Buffer1送字符数据，有Move1操作不断地将Buffer1的数据取到Buffer2，Move2操作不断地将Buffer1的数据取到Buffer3，有多个GET操作要不断地从Buffer2和Buffer3中取数据。PUT、 MOVE、 GET每次操作一个数据，为了在操作的过程中要保证数据不丢失, 每个Buffer每次只能接受一个PUT或一个Move或一个Get。运用进程同步和互斥机制设计一个多道程序完成上述操作。 PutMove2 Put Move2 Buff1 Buff2 Buff3 Get Move1 Get 图1 Buffer操作 (1) 可以随机产生字符数据，由put操作放入Buff1，buffer中容量单位是字符。 （2）提供良好图形界面，显示Buffer的操作过程。 (3) 可以设定各Buffer的容量、PUT、GET、Move操作的个数； (4) 可以设定PUT、GET、Move操作的速度； (5) 实时显示每个Buffer中数据的个数和数据的内容，空闲Buffer的空间的个数； (6) 实时显示线程、进程所处于等待（阻塞）状态的个数 （7）程序运行结束，显示汇总数据： 总的运行时间； Buffer中数据的个数； 已放入BUFFER的数据个数； 已取出的数据个数； 平均每个buffer中的数据个数。 1.3 课程设计使用的开发语言和工具 语言：C++ 开发环境：Visual Studio 2008及其开发环境下的MFC平台。 1.4 解决的主要问题 MFC界面设计 模拟生产者消费者的互斥操作 各信号量的使用 2 使用的基本概念和原理 2.1 MFC MFC是Windows下程序设计的最流行的一个类库，它合理的封装了WIN32 API函数，并设计了一套方便的消息映射机制。 2.2 MFC的消息实现机制 在MFC的框架结构下，可以进行消息处理的类的头文件里面都会含有DECLARE_MESSAGE_MAP()宏,这里主要进行消息映射和消息处理函数的声明。 所有能够进行消息处理的类都是基于CCmdTarget类的，也就是说CCmdTarget类是所有可以进行消息处理类的父类。CCmdTarget类是MFC处理命令消息的基础和核心。 2.3 线程 线程是程序独立运行的基本单位，一个程序通过执行多个线程可以提高机器本身资源的利用率，同时也可以完成多任务并行运行的操作。 2.4 信号量 信号量是一个在一定范围内变化的整形数据，用来表示一种临界资源，线程通过信号量的值来确定自己的状态是执行还是挂起，各线程间也是通过信号量机制来协调运行顺序一起完成任务。 3 总体设计 3.1基本的技术路线 确定基本技术路线为面向对象程序设计，使用MFC编写程序，建立基本对话框。 在对话框中设立生产者、MOVE、消费者板块，各板块内的按钮能控制各自线程的建立、暂停以及相关数据的设定。 3.2软件的总体结构 图2 总体结构 3.3模块关系 主要分为显示模块、数据模块和线程模块。模块之间的关系显示模块显示的数据模块的内容，而数据模块又影响线程模块，三个模块互相影响，并根据各自的变化，实时显示并协调工作。 3.4总体流程 通过创建生产者线程往BUFFER1中投放随机产生的字符，创建MOVE1线程和MOVE2线程将BUFFER1中的字符移动到BUFFER2和BUFFER3中，创建消费者线程从BUFFER2和BUFFER3中取出字符消费。 建立信号量，因为生产者线程和MOVE1、MOVE2线程共同使用临界资源BUFF