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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課 程 設(shè) 計 說 明 書 山 東 科 技 大 學(xué) 2014年 1 月 1 日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書一、課程設(shè)計題目： 生產(chǎn)者消費者問題 二、課程設(shè)計主要參考資料（1）計算機操作系統(tǒng)（修訂版）湯子瀛西安電子科技大學(xué)出版社。（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 嚴(yán)蔚敏 清華大學(xué)出版社（3）操作系統(tǒng)概念第六版三、課程設(shè)計應(yīng)解決的主要問題：（1） 了解信號量的使用 （2） 理解生產(chǎn)者消費者問題模型 （3） 掌握真確使用同步機制的方法 （4） 實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者進程的互斥與同步 四、課程設(shè)計相關(guān)附件（如：圖紙、軟件等）： 程序源代碼 五、任務(wù)發(fā)出日期： 2013-12-1 課程設(shè)計完成日期： 2

2、014-12-25 指導(dǎo)教師簽字： 系主任簽字： 指導(dǎo)教師對課程設(shè)計的評語成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日專心-專注-專業(yè)生產(chǎn)者消費者問題一、設(shè)計目的1、了解信號量的使用2、加深對信號量機制的理解3、通過研究Linux 的進程機制和信號量實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者問題的并發(fā)控制.4、掌握基本的同步互斥算法，理解生產(chǎn)者與消費者模型5、了解多線程（多進程）的并發(fā)執(zhí)行機制，線程（進程）間的同步與互斥二、設(shè)計要求1、理解生產(chǎn)者與消費者問題模型，掌握解決問題的算法思想2、掌握正確使用同步機制的方法 3、每個生產(chǎn)者和消費者對有界緩沖區(qū)進行操作后,即時顯示有界緩沖區(qū)的全部內(nèi)容,當(dāng)前指針位置和生產(chǎn)者/消費者線程的標(biāo)識

3、符. 4、 生產(chǎn)者和消費者各有兩個以上. 5、 多個生產(chǎn)者或多個消費者之間須有共享對緩沖區(qū)進行操作的函數(shù)代碼.三、設(shè)計說明（含系統(tǒng)框圖和（或）主要算法的流程圖） 生產(chǎn)者流程圖 消費者流程圖有n個生產(chǎn)者和m個消費者，連接在具有k個單位緩沖區(qū)的有界環(huán)轉(zhuǎn)緩沖上，故又稱有界緩沖問題。其中Pi和Cj都是并發(fā)進程，只要緩沖區(qū)未滿，生產(chǎn)者進程Pi所生產(chǎn)的產(chǎn)品就可投入緩沖區(qū)；類似地，只要緩沖區(qū)非空，消費者進程Cj就可以從緩沖區(qū)取走并消耗產(chǎn)品。生產(chǎn)者消費者問題是典型的進程同步問題，這些進程必須按照一定的生產(chǎn)率和消費率來訪問共享緩沖區(qū)，用P、V操作解決生產(chǎn)者和消費者共享單緩沖區(qū)的問題，可設(shè)置兩個信號量empty和

4、full，其初值分別為1和0，empty指示能否向緩沖區(qū)放入產(chǎn)品，full指示能否從緩沖區(qū)取出產(chǎn)品。為了使其協(xié)調(diào)工作，必須使用一個信號量mutex（初值為1），以限制生產(chǎn)者和消費者互斥地對緩沖區(qū)進行存取，另用兩個信號量empty1（初值為緩沖區(qū)大小）和full1（初值為0），以保證生產(chǎn)者不向已滿的緩沖區(qū)中放入產(chǎn)品，消費者不從空緩沖區(qū)中取產(chǎn)品。生產(chǎn)者功能描述：在同一個進程地址空間內(nèi)執(zhí)行兩個線程。生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品，然后將物品放置在一個空緩沖區(qū)中供消費者線程消費。當(dāng)生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品時，如果沒有空緩沖區(qū)可用，那么生產(chǎn)者線程必須等待消費者線程釋放出一個空緩沖區(qū)。消費者功能描述：消費者線程從緩沖區(qū)獲得

5、物品，然后釋放緩沖區(qū)，當(dāng)消費者線程消費物品時，如果沒有滿的緩沖區(qū)，那么消費者線程將被阻塞，直到新的物品被生產(chǎn)出來。 在實現(xiàn)本程序的生產(chǎn)者消費者模型時，具體地通過以下同步對象實現(xiàn)互斥：設(shè)一個互斥量Mutex，以實現(xiàn)生產(chǎn)者在查詢和保留緩沖區(qū)的下一個空位置時進行互斥。每一個生產(chǎn)者用一個信號量與消費者同步，通過設(shè)置Full實現(xiàn)，該組信號量用于表示相應(yīng)產(chǎn)品以生產(chǎn)。同時用一個表示空緩沖區(qū)數(shù)目的信號量Empty進行類似的同步，指示緩沖區(qū)中是否存在空位置，以便開始生產(chǎn)下一個產(chǎn)品。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及部分函數(shù)描述類SeqSquare：對類SeqSquare的聲明及其中一些函數(shù)class SeqSquarepublic:

6、SeqSquare(int n);SeqSquare();void P(int x); /p操作void V(int x); /v操作bool IsEmpty(); /判斷是否為空bool IsFull(); /判斷是否已滿void deca();void decb();int getSize();int getmaxSize();int gettop();int geta();int getb();protected:private:int *elements;int top,a,b,maxSize;說明：用動態(tài)整型數(shù)組*elements來代表緩沖區(qū)，不管是生產(chǎn)產(chǎn)品還是對已有產(chǎn)品的消費都需要

7、訪問該緩沖區(qū)。函數(shù)IsFull（）用于判斷緩沖區(qū)是否已滿，生產(chǎn)者能否使用緩沖區(qū)。函數(shù)IsEmpty（）用于判斷緩沖區(qū)是否為空，消費者能否使用緩沖區(qū)。詳細(xì)代碼/ 生產(chǎn)者消費者1.cpp : Defines the entry point for the console application./#include "stdafx.h"#include "iostream"using namespace std;class SeqSquarepublic:SeqSquare(int n);SeqSquare();void P(int x); /p操作void

8、V(int x); /v操作bool IsEmpty(); /判斷是否為空bool IsFull(); /判斷是否已滿void deca();void decb();int getSize();int getmaxSize();int gettop();int geta();int getb();protected:private:int *elements;int top,a,b,maxSize;bool SeqSquare:IsEmpty() /判斷是否為空return(top=-1)?true:false;bool SeqSquare:IsFull() /判斷是否已滿return(top

9、>=maxSize-1)?true:false;void SeqSquare:deca()a-;void SeqSquare:decb()b-;int SeqSquare:getSize()return top+1;int SeqSquare:getmaxSize()return maxSize;int SeqSquare:gettop()return top;int SeqSquare:geta()return a;int SeqSquare:getb()return b;SeqSquare:SeqSquare(int n)top =-1;a = b =0;maxSize = n;el

10、ements = new intmaxSize;void SeqSquare:P(int x)if(IsFull()=true)a=a+1;elseelements+top = x;void SeqSquare:V(int x)if(IsEmpty()=true)b = b+1;elsex = elementstop-;void producer(SeqSquare *a) /生產(chǎn)者操作a->P(1);void consumer(SeqSquare *a) /消費者操作 a->V(1); SeqSquare:SeqSquare()delete elements; /緩沖區(qū)顯示voi

11、d showbuf(SeqSquare *a)int i=a->getSize();int main()int i,n;cout<<"請輸入緩沖區(qū)大小："<<endl;cin>>n;SeqSquare *s;s = new SeqSquare(n);while(i!=4) cout<<"請選擇操作： "<<endl;cout<<"1.生產(chǎn)一件產(chǎn)品；2.消費一件產(chǎn)品"<<endl;cout<<"3.顯示緩沖區(qū)； 4.退出系統(tǒng)。 "<<endl;cout<<"5.需要改變緩沖區(qū)大??！ "<<endl;cin>>i;switch(i)case 1:producer(s);