《操作系统》课程设计-用多线程同步方法解决生产者-消费者问题

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1、学号：题目用多线程同步方法解决生产者－消费者问题(Producer-ConsumerProblem)学院物理学与电子信息工程学院专业电子信息工程班级08电信本一班姓名指导教师2010年12月日《操作系统》课程设计说明书目录目录1课程设计任务书1正文21.设计目的与要求21.1设计目的21.2设计要求22.设计思想及系统平台22.1设计思想22.2系统平台及使用语言33.详细算法描述34.源程序清单65.运行结果与运行情况96.调试过程117.总结12《操作系统》课程设计说明书课程设计任务书题目:用多线程同步方法

2、解决生产者－消费者问题(Producer-ConsumerProblem)初始条件：1．操作系统：Linux2．程序设计语言：C语言3．有界缓冲区内设有20个存储单元，其初值为0。放入／取出的数据项按增序设定为1－20这20个整型数。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．技术要求：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）

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。2．设计说明书内容要求：1)设计题目与要求2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。3）数据结构与模块说明（功能与流程图）4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。（要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。）5）运行结果与运行情况（提示:（1）有界缓冲区可用数组实现。（2）编译命令可用：cc-lpthread-o　目标文件名　　源文件名（3）多线程编程方法参见附件。）3.调试报告：1)调试记录

4、2)自我评析和总结《操作系统》课程设计说明书正文1.设计目的与要求1.1设计目的通过研究Linux的线程机制和信号量实现生产者消费者问题(Producer-ConsumerProblem)的并发控制。1.2设计要求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/消费者对该存储区进行操作后，即时显示该存储区的全部内容、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/消费者之间须共享对存储区进行操作的函数代码。2.设计思想及系统平台2.1设计思

5、想在本问题中,共需要一个Mutex和两个Semaphore.其中,Mutex是用来锁定临界区的,以解决对共享数据buffer的互斥访问问题(无论是对生成者还是对消费者);我们共需要两个Semaphore,这是因为在本问题中共有两个稀缺资源.第一种是"非空"这种资源,是在消费者之间进行竞争的.第二种是"非满"这种资源,是在生产者之间进行竞争的.所以,一般来说,需要锁定临界区,就需要Mutex;有几种稀缺资源就需要几个Semaphore.《操作系统》课程设计说明书对稀缺资源的分析不能想当然.稀缺资源不一定是指被共享

6、的资源,很多时候是指线程会被阻塞的条件(除了要进临界区被阻塞外).在生产者消费者问题中,消费者会在缓冲区为空时被阻塞,所以"非空"是一种稀缺资源;需要设置一个信号量consumer_semaphore,初值设为0;生产者会在缓冲区为满时被阻塞,所以"非满"也是一种稀缺资源.需要设置一个信号量producer_semaphore,初值设为buffer的大小MAX_BUFFER2.2系统平台及使用语言本课程设计在Linux操作系统下，使用C语言完成。用到的工具主要有GCC编译器和VI编辑器。3.详细算法描述共享数据

7、：Semaphorebuffer_mutex=1；Semaphoreproducer_semaphore=MAX_BUFFER；Semaphoreconsumer_semaphore=0；intbuffer[MAX_BUFFER];Producer线程的处理函数：while(1){Wait(producer_semaphore);Wait(buffer_mutex);Buffer[pn]=product;pn=(pn+1)%MAX_BUFFER;Signal(consumer_semaphore);Signal

8、(buffer_mutex);Sleep();}《操作系统》课程设计说明书producer线程的处理函数流程图如下：consumer线程的处理函数:while(1){Wait(consumer_semaphore);Wait(buffer_mutex);Consume=buffer[cn];cn=(cn+1)%MAX_BUFFER;Signal(producer_semaphore);