操作系统课程设计生产者-消费者问题附代码.doc

枣 庄 学 院 信息科学与工程学院 课程设计任务书 题目： 生产者-消费者问题的实现 姓 名： 学 号： 专 业： 计算机科学与技术 课 程： 操作系统 指导教师： 刘彩霞 职称： 讲师 完成时间： 2012年 5月2012 年 6月 枣庄学院信息科学与工程学院制 课程设计任务书及成绩评定 课程设计的任务和具体要求 1、课程设计的任务：利用所学知识模拟并实现生产者消费者问题； 2、课程设计的具体要求： （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。 （5）要求所撰写的课程设计任务书的内容和格式符合要求。 指导教师签字： 日期： 指导教师评语 成绩： 指导教师签字： 日期： 课程设计所需软件、硬件等 Windows xp系统 VM虚拟机并安装redhat linux系统 软件：Vi编辑器 GCC4.41 设计语言：C语言 课程设计进度计划 起至日期 工作内容 备注 2012.5.1—5.15 2012.5.16—6.10 2012.6.11—6.15 2012.6.16—6.20 确定课题并收集资料 整体规划并进行初步定位 编写程序代码并进行试验 撰写课程设计任务书 参考文献、资料索引 序号 文献、资料名称 编著者 出版单位 [1]《操作系统概念(第六版)》，（美）Abraham Silberschatz ,Peter Baer Galvin,Greg Gagne著，郑扣根 译， 高等教育出版社 [2] 《深入理解LINUX内核（第三版）》 (美) 博韦，西斯特 著，陈莉君，张琼声，张宏伟 译，中国电力出版社 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第1章 引言 1 1.1 设计背景 1 1.2 问题分类 1 1.3 解决方案 1 第2章 设计思路及原理 2 第3章 程序详细设计 3 3.1程序模块设计 3 3.2程序代码结构 5 第4章 实验结果 7 第5章 实验总结 8 附录：实验代码 9 PAGE 1 第1章 引言 1.1 设计背景 生产者-消费者问题是一个经典的进程同步问题，该问题最早由Dijkstra提出，用以演示他提出的信号量机制。在同一个进程地址空间内执行的两个线程。生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。 1.2 问题分类 根据缓冲区的个数、大小以及生产者消费者的个数可以分为以下几类： 1.单缓冲区(适合单或多生产消费者); 2.环行多缓冲区（或无穷缓冲区）单生产消费者; 3.环行多缓冲区多生产消费者; 1.3 解决方案 1.用进程通信(信箱通信)的方法解决; 2.进程消息缓冲通信; 3.进程信箱通信; 第2章 设计思路及原理 设计了两个主要函数：生产者函数、消费者函数； 设计了三个信号量：full信号量 ，判断缓冲区是否有值，初值为0； empty信号量，判断缓冲区是否有空缓冲区，初值为缓冲区数； mutex信号量作为互斥信号量，用于互斥的访问缓冲区。 生产者函数通过执行P操作信号量empty减1，判断缓冲区是否有空。有空则互斥的访问缓冲区并放入数据，然后释放缓冲区，执行V操作，信号量full加1。 消费者函数执行P操作，信号量full减1，判断是否有数据，有则互斥的访问缓冲区并取走数据，然后释放缓冲区，执行V操作，empty信号量加1。 第3章 程序详细设计 3.1程序模块设计 该实验主要分为三大模块: 主程序，创建并控制程序的流程， 其中控制线程的活动以及信号量的操作，如图3-1-1所示； 2.生产者模块