操作系统课程设计报告--苹果问题

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1、操作系统课程设计学号：姓名：专业：计算机科学与技术课程：操作系统指导教师：时间：2015/3/9成绩：目录目录11．设计题目与要求21.1设计目的21.2设计要求22．总体设计思想22.1总体设计思想23．功能设计33.1数据结构设计33.2程序清单33.3运行结果44.设计心得55.参考资料6附录7程序源代码：714一．设计题目与要求1.设计目的了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对资源共享的控制。通过实现吃水果问题的同步,深入了解和掌握进程同步的原理。2.

2、设计要求编程模拟实现这一问题的程序控制，分析处理过程。吃水果问题的描述:桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个水果。爸爸专门向盘中放苹果（apple），妈妈专门向盘子中放橘子（orange），两个儿子专门等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。二．总体设计思想1.总体设计思想流程这是进程同步与互斥问题的模拟，可以把向盘子放或取水果的每一个过程可以转为一个进程的操作，这些进程是互斥的，同时也存在一定的同步关系。通过编程实践时，实际是随机的调用一个进程的操作，而这些进程的操作

3、相当于程序中的函数调用。而计算机在执行时每一个时刻只能执行一个操作，这就是互斥的表现。同步的模拟可以类似于函数调用时的前提关系即先决条件。这样进程同步模拟就完全可以通过函数的调用来实现。具体的每一个操作的对应的函数的关系：爸爸向盘子中放一个苹果：Father()妈妈向盘子中放一个橘子：Mother()14儿子1从盘子取一个橘子：Son1()儿子2从盘子取一个橘子：Son2()女儿1从盘子取一个橘子：Daugther1()女儿2从盘子取一个橘子：Daugther2()三．功能设计1.数据结构设计(1)用一个

4、整型变量Plate_Size表示盘子里的水果数量，初始值为0，当放水果时Plate_Size加1，取水果时Plate_Size减1。变量Plate_Size的最大值为2，当为2时表示盘子已经满，此时若进行放水果操作，放水果将处于等待状态；为0时表示盘子为空，此时若进行取水果操作，取水果操作将处于等待状态，Plate_Size是爸爸和妈妈进行放水果的私有信号量。(2)整型变量orange和apple分别表示盘子中的橘子和苹果数目，初始都为0，其中orange是儿子的私有变量，apple是女儿的私有变量，盘子

5、中的总水果数是Plate_Size=apple+orange。(3)用6个bool型的变量Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六个进程是否处于等待状态。处于等待时，变量值为true。(4)两个放水果进程同时处于等待状态时，若有取水果的操作将自动执行等待的放水果进程，执行按等待的先后顺序自动调用；两个取苹果或橘子进程同时候处于等待状态，若有放苹果或橘子的操作将自动执行等待的取进程，进行按等待的先后顺序自动调

6、用。(5)用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用。2.程序清单（1)主函数用一个随机的函数产生0—5的6个整数，即i=rand()%6，分别对应六个进程的调用，调用的次数可以通过修改K值来实现，for(k=0;k<10;k++)14，本程序共产生了10次随机的调用进程。(2)6个进程函数爸爸向盘子中放一个苹果操作：Father()妈妈向盘子中放一个橘子操作：Mother()儿子1从盘子取一个橘子操作：Son1()儿子2从盘子取一个橘子操作：Son2()女儿1从盘子取一个橘子操作：Da

7、ugther1()女儿2从盘子取一个橘子操作：Daugther2()(3)Print函数　　用于输出盘子中苹果和橘子的个数，水果总个数及哪些进程处于等待状态。（4）P、V原语的描述SemaphorePlate_SizSemaphoreapplSemaphoreorangeFather(){While(ture){P(Plate_Siz)P(mutex)父亲向盘子中放进一个苹果V(apple)V(mutex)}}Mother(){While(ture){P(Plate_Siz)P(mutex)母亲向盘子中放

8、进一个桔子V(orange)V(mutex)}14}Son(i){While(ture){P(Plate_Siz)P(mutex)P(apple)儿子从盘子中走一个桔子V(orange)V(mutex)}}Daugther(i){While(ture){P(Plate_Siz)P(mutex)女儿从盘子中走一个苹果V(apple)V(mutex)}}3.运行结果14四．设计心得完成本次课题首先在分析问题并把问题转化为编程问题，