操作系统第一次实验报告_操作系统临界区问题

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1、操作系统临界区问题刘唯墨一、实验目的本实验讨论临界区问题及其解决方案。实验首先创建两个共享数据资源的并发线程。在没有同步控制机制的情况下，我们将看到某些异常现象。针对观察到的现象，本实验采用两套解决方案：•利用Windows的mutex机制•采用软件方案然后比较这两种方案的性能优劣。二、实验步骤1、制造混乱Windows操作系统支持抢先式调度，这意味着一线程运行一段时间后，操作系统会暂停其运行并启动另一线程。也就是说，进程内的所有线程会以不可预知的步调并发执行。为了制造混乱，我们首先创建两个线程t1和t2。父线程（主线程）定义两个全局

2、变量，比如accnt1和accnt2。每个变量表示一个银行账户，其值表示该账户的存款余额，初始值为0。线程模拟在两个账户之间进行转账的交易。也即，每个线程首先读取两个账户的余额，然后产生一个随机数r，在其中一个账户上减去该数，在另一个账户上加上该数。代码如下：#include#include#includeintaccnt1=0;intaccnt2=0;doublebegin=0;doubleend=0;doubletime=0;inta=1;//HANDLEhMutex=C

3、reateMutex(NULL,FALSE,NULL);DWORDWINAPIrun(LPVOIDp){intcounter=0;inttmp1,tmp2,r;//WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);begin=GetTickCount();do{tmp1=accnt1;tmp2=accnt2;r=rand();accnt1=tmp1+r;accnt2=tmp2-r;counter++;}while(accnt1+accnt2==0&&counter<1000000);end=GetTickCou

4、nt();time=end-begin;printf("进?程¨¬%d所¨´用®?时º¡À间?为a%lf",a,time);a++;//ReleaseMutex(hMutex);counter=0;return0;}intmain(intargc,char*argv[]){CreateThread(NULL,0,run,NULL,0,NULL);CreateThread(NULL,0,run,NULL,0,NULL);system("PAUSE");return0;}执行结果如下：从运行结果可以看出，每次进程2都可以全部完成，完成

5、一次计数所需要的时间为62ms，而进城1无法全部完成，所用时间不一定。混乱制造成功。2、解决方案方案一：mutex方案Windows操作系统提供了mutex对象。mutex状态可以signaled(unlocked)或者是nonsignaled(locked)。利用mutex对象，可以方便地实现临界区保护。进入临界区时（在第一个读操作之前），锁住mutex对象；离开临界区时（在第二个写操作之后），打开mutex对象。线程的阻塞与唤醒由系统管理，程序员无需干预。以下给出的是在Windows操作系统下有关mutex对象操作的提示。创建一个

6、未上锁mutex对象的代码如下：#include#include#includeintaccnt1=0;intaccnt2=0;doublebegin=0;doubleend=0;doubletime=0;inta=1;HANDLEhMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);DWORDWINAPIrun(LPVOIDp){intcounter=0;inttmp1,tmp2,r;WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE)

7、;begin=GetTickCount();do{tmp1=accnt1;tmp2=accnt2;r=rand();accnt1=tmp1+r;accnt2=tmp2-r;counter++;}while(accnt1+accnt2==0&&counter<1000000);end=GetTickCount();time=end-begin;printf("进?程¨¬%d所¨´用®?时º¡À间?为a%lf",a,time);a++;ReleaseMutex(hMutex);counter=0;return0;}intmain(in

8、targc,char*argv[]){CreateThread(NULL,0,run,NULL,0,NULL);CreateThread(NULL,0,run,NULL,0,NULL);system("PAUSE");r