《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(總19頁(yè)).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(總19頁(yè)).doc（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)題 目：售票員與乘客（信號(hào)量操作）題目編號(hào)：2院 系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)軟件服務(wù)與外包學(xué)院班 級(jí)：11級(jí)9班小組成員：組長(zhǎng)：楊揚(yáng)學(xué)號(hào)：111810059組員：沈菲菲學(xué)號(hào)：111810060組員：學(xué)號(hào)：2013-06-30目 錄一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)劃分1（一）課程內(nèi)容2（二）算法2（三）算法基本原理2三、基本思路4（一）變量4（二）所用函數(shù)5（三）流程圖9四、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果14五、個(gè)人體會(huì)15一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)劃分組員具體分工沈菲菲網(wǎng)上搜索程序資料程序合并實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)書(shū)寫(xiě)楊揚(yáng)程序調(diào)試設(shè)計(jì)項(xiàng)目流程心得體會(huì)二、基本原理（一）課程內(nèi)容編程序模擬車站售票廳內(nèi)進(jìn)程同步問(wèn)題，售票廳任何時(shí)刻最

2、多可容納20名購(gòu)票者進(jìn)入，否則需要在外面等待。每個(gè)購(gòu)票者可看成一個(gè)進(jìn)程。（二）算法信號(hào)量與P,V操作（三）算法基本原理生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)典的線程同步問(wèn)題，該問(wèn)題最早由Dijkstra提出，用以演示他提出的信號(hào)量機(jī)制。在同一個(gè)線程地址空間內(nèi)執(zhí)行的兩個(gè)線程。生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品，然后將物品放置在一個(gè)空緩沖區(qū)中供消費(fèi)者線程消費(fèi)。消費(fèi)者線程從緩沖區(qū)中獲得物品，然后釋放緩沖區(qū)。當(dāng)生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品時(shí)，如果沒(méi)有空緩沖區(qū)可用，那么生產(chǎn)者線程必須等待消費(fèi)者線程釋放出一個(gè)空緩沖區(qū)。當(dāng)消費(fèi)者線程消費(fèi)物品時(shí)，如果沒(méi)有滿的緩沖區(qū)，那么消費(fèi)者線程將被阻塞，直到新的物品被生產(chǎn)出來(lái)。多個(gè)生產(chǎn)/消費(fèi)者在有界緩沖上操作。

3、它利用N個(gè)字節(jié)的共享內(nèi)存作為有界循環(huán)緩沖區(qū)，利用寫(xiě)一字符模擬放一個(gè)產(chǎn)品，利用讀一字符模擬消費(fèi)一個(gè)產(chǎn)品。當(dāng)緩沖區(qū)空時(shí)消費(fèi)者應(yīng)阻塞睡眠，而當(dāng)緩沖區(qū)滿時(shí)生產(chǎn)者應(yīng)當(dāng)阻塞睡眠。一旦緩沖區(qū)中有空單元，生產(chǎn)者線程就向空單元中入寫(xiě)字符,并報(bào)告寫(xiě)的內(nèi)容和位置。一旦緩沖區(qū)中有未讀過(guò)的字符，消費(fèi)者線程就從該單元中讀出字符，并報(bào)告讀取位置。生產(chǎn)者不能向同一單元中連續(xù)寫(xiě)兩次以上相同的字符，消費(fèi)者也不能從同一單元中連續(xù)讀兩次以上相同的字符。因此售票員與乘客也可轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)者與消費(fèi)者的問(wèn)題，第一步：確定進(jìn)程間的關(guān)系。售票廳是各進(jìn)程共享的公有資源，當(dāng)售票廳中多于20名購(gòu)票者時(shí)，廳外的購(gòu)票者需要在外面等待。所以進(jìn)程間是互斥的關(guān)系

4、。第二步：確定信號(hào)量及其值。只有一個(gè)公有資源：售票廳，所以設(shè)置一個(gè)信號(hào)量s。售票廳最多容納20個(gè)進(jìn)程，即可用資源實(shí)體數(shù)為20，s的初值就設(shè)為20。實(shí)現(xiàn)：begin s:semaphore;s:=20;cobeginprocess PI(I=1,2,)begin P(s);進(jìn)入售票廳；購(gòu)票；退出；V(s);end;coend當(dāng)購(gòu)票者進(jìn)入售票廳前要執(zhí)行P(s)操作，執(zhí)行后若s大于或等于零，說(shuō)明售票廳的人數(shù)還未滿可進(jìn)入。執(zhí)行后若s小于零，則說(shuō)明售票廳的人數(shù)已滿不能進(jìn)入。這個(gè)實(shí)現(xiàn)中同時(shí)最多允許20個(gè)進(jìn)程進(jìn)入售票廳購(gòu)票，其余進(jìn)程只能等待。三、基本思路（一）變量#define N 2 / 乘客或售票員的數(shù)

5、目#define M 20 / 售票廳大小int in = 0; / 售票員售票的位置int out = 0; / 乘客買票的位置int buffM = 0; / 售票廳初始化為0， 開(kāi)始時(shí)沒(méi)有售票員sem_t empty_sem; / 同步信號(hào)量， 當(dāng)滿了時(shí)阻止售票員售票sem_t full_sem; / 同步信號(hào)量， 當(dāng)沒(méi)售票員時(shí)阻止乘客買票pthread_mutex_t mutex; / 互斥信號(hào)量， 一次只有一個(gè)線程訪問(wèn)緩沖int conductor_id = 0; /售票員idint passenger_id = 0; /乘客id（二）所用函數(shù)1. void print() 打印售票

6、廳情況2. void *conductor () 售票員方法 3. void *passenger () 乘客方法 4. int main() 主方法5. sem_wait（）函數(shù)原形：int sem_wait(sem_t *sem);參數(shù)：sem 指向信號(hào)燈的指針?lè)祷刂担喝舫晒t返回0，否則返回-1。我們能用sem_wait來(lái)申請(qǐng)共享資源，sem_wait函數(shù)能測(cè)試所指定信號(hào)燈的值，如果該值大于0，那就將他減1并即時(shí)返回。我們就能使用申請(qǐng)來(lái)的 共享資源了。如果該值等于0，調(diào)用線程就被進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到該值變?yōu)榇笥?，這時(shí)再將他減1，函數(shù)隨后返回。sem_wait操作必須是原子的。6. sem

7、_post（）掛出共享資源函數(shù)原形：int sem_post(sem_t *sem);參數(shù)：sem 指向信號(hào)燈的指針?lè)祷刂担喝舫晒t返回0，否則返回-1。當(dāng)一個(gè)線程使用完某個(gè)信號(hào)燈時(shí)，他應(yīng)該調(diào)用sem_post來(lái)告訴系統(tǒng)申請(qǐng)的資源已用完。本函數(shù)和sem_wait函數(shù)的功能正好相反，他把所指定的信號(hào)燈的值加1，然后喚醒正在等待該信號(hào)燈值變?yōu)檎龜?shù)的任意線程。7. sem_init（）初始化信號(hào)等函數(shù)原形：int sem_init(sem_t *sem,int shared,unsigned int value);參數(shù)：sem 指向信號(hào)燈的指針shared 作用范圍value 信號(hào)燈初始值返回值：若

8、成功則返回0，否則返回-1?；趦?nèi)存的信號(hào)燈是由sem_init初始化的。sem參數(shù)指向必須由應(yīng)用程序分配的sem_t變量。如果shared為0，那么待初始化的信號(hào)燈是在同 一進(jìn)程的各個(gè)線程共享的，否則該信號(hào)燈是在進(jìn)程間共享的。當(dāng)shared為零時(shí)，該信號(hào)燈必須存放在即將使用它的所有進(jìn)程都能訪問(wèn)的某種類型的共享內(nèi)存 中。8 pthread_mutex_init(&mutex, NUL互斥鎖的初始化函數(shù)原型：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr

9、);函數(shù)作用：pthread_mutex_init() 函數(shù)是以動(dòng)態(tài)方式創(chuàng)建互斥鎖的，參數(shù)attr指定了新建互斥鎖的屬性。如果參數(shù)attr為空，則使用默認(rèn)的互斥鎖屬性，默認(rèn)屬性為快速互斥鎖 ?；コ怄i的屬性在創(chuàng)建鎖的時(shí)候指定，在LinuxThreads實(shí)現(xiàn)中僅有一個(gè)鎖類型屬性，不同的鎖類型在試圖對(duì)一個(gè)已經(jīng)被鎖定的互斥鎖加鎖時(shí)表現(xiàn)不同。9. pthread_create（）創(chuàng)建線程函數(shù)函數(shù)原型：int pthread_create(*restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict_attr,void*（*start_rtn)(void*),void *re

10、strict arg);參數(shù) 第一個(gè)參數(shù)為指向線程的指針。 第二個(gè)參數(shù)用來(lái)設(shè)置線程屬性。 第三個(gè)參數(shù)是線程運(yùn)行函數(shù)的起始地址。 最后一個(gè)參數(shù)是運(yùn)行函數(shù)的參數(shù)。返回值 若成功則返回0，否則返回出錯(cuò)編號(hào)返回成功時(shí)，由tidp指向的內(nèi)存單元被設(shè)置為新創(chuàng)建線程的線程ID。attr參數(shù)用于制定各種不同的線程屬性。新創(chuàng)建的線程從start_rtn函數(shù)的地址開(kāi)始運(yùn)行，該函數(shù)只有一個(gè)萬(wàn)能指針參數(shù)arg，如果需要向start_rtn函數(shù)傳遞的參數(shù)不止一個(gè)，那么需要把這些參數(shù)放到一個(gè)結(jié)構(gòu)中，然后把這個(gè)結(jié)構(gòu)的地址作為arg的參數(shù)傳入。（三）流程圖生產(chǎn)者進(jìn)程消費(fèi)者進(jìn)程A、主函數(shù)Main函數(shù)開(kāi)始定時(shí)到初始化公共數(shù)據(jù)區(qū)初

11、始化信號(hào)量創(chuàng)建售票員進(jìn)程創(chuàng)建乘客進(jìn)程創(chuàng)建統(tǒng)計(jì)進(jìn)程成功成功成功退出YYYNNNB、統(tǒng)計(jì)線程進(jìn)程開(kāi)始定時(shí)到修改退出標(biāo)記時(shí)間+1秒打印售票買票情況記清屏進(jìn)程結(jié)束C、生產(chǎn)者線程要求退出進(jìn)程開(kāi)始加鎖成功要求加鎖檢查資源數(shù)目是否有空位減少資源數(shù)目目設(shè)置買票成功目設(shè)置買票失敗失敗計(jì)數(shù)器-1目解鎖取得成功？售票員數(shù)據(jù)要求加速解鎖加鎖成功？成功？YN結(jié)束進(jìn)程YNYNYND、消費(fèi)者線程要求退出進(jìn)程開(kāi)始加鎖成功要求加鎖檢查資源數(shù)目有售票員減少資源數(shù)目目設(shè)置買票成功目設(shè)置買票失敗失敗計(jì)數(shù)器-1目解鎖取得成功？乘客數(shù)據(jù)要求加速解鎖加鎖成功？成功？YN結(jié)束進(jìn)程YNYNYN四、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果：五、個(gè)人體會(huì)給出設(shè)計(jì)文

12、檔和調(diào)試編碼的感受，或?qū)υ碇R(shí)的理解。（100字以上）由于時(shí)間有限，本次設(shè)計(jì)完成的并不是很完美，下面從以下幾點(diǎn)來(lái)說(shuō)明本次課程設(shè)計(jì)的個(gè)人體會(huì)：1.本次課程設(shè)計(jì)中做的比較好的地方：做的好的地方就是在于對(duì)題目意思的正確理解，以及在此基礎(chǔ)上的模型設(shè)計(jì)。最開(kāi)始一看題目的時(shí)候有點(diǎn)不知道如何著手，只是模糊地知道是怎么回事，能夠在思想上想清楚具體的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程，參照教科書(shū)之后，學(xué)會(huì)了怎樣用P，V原語(yǔ)操作。然后最關(guān)鍵的就是怎樣用程序表現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，最后我想出來(lái)的方法就是通過(guò)乘客上下車的過(guò)程來(lái)表現(xiàn)，我覺(jué)得這樣是最好的體現(xiàn)方式。2.做得不太好的地方，以及以后如何改正：做得不太好的地方就是不能把自己所學(xué)的C知識(shí)和本次課程

13、設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)很好的結(jié)合起來(lái)，以至于沒(méi)有很好的表達(dá)出本次課程設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。在以后的過(guò)程中，我會(huì)運(yùn)用本次課程設(shè)計(jì)中所學(xué)的知識(shí)，以及思考問(wèn)題的方式和方法，爭(zhēng)取能夠發(fā)揚(yáng)優(yōu)點(diǎn)，盡量克服不細(xì)心，不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)热秉c(diǎn)。3.從本次設(shè)計(jì)中得到的收獲（在編寫(xiě)，調(diào)試，執(zhí)行過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)）：通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識(shí)的能力，動(dòng)手能力以及獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。下面具體的收一個(gè)邊學(xué)程序是遇到的困難，首先就是如何把想法變?yōu)樽龇ǖ膯?wèn)題，最開(kāi)始一拿到題目，我就覺(jué)得無(wú)從下手，因?yàn)槲业拈啔v，不知道如何把這樣一個(gè)問(wèn)題變成程序，變成能夠讓人一目了然的東西，于是，我就先寫(xiě)下了p,v操作的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，因?yàn)檫@個(gè)對(duì)我來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單一些，然后，在此基礎(chǔ)之上，就好辦了，結(jié)果最后用了2個(gè)函數(shù)就解決問(wèn)題了，所以，我覺(jué)得有時(shí)候思考問(wèn)題不要太死腦筋，換一個(gè)角度的話，也許會(huì)更好，說(shuō)不定就能達(dá)到事半功倍的效果，還有就是，想問(wèn)題要想明白，想透徹，不能是懂非懂，模模糊糊，想透徹之后再去思考下一步問(wèn)題，這樣辦事效率會(huì)更高。17