操作系统生产者与消费者问题实验报告

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1、.《操作系统》实验报告生产者和消费者的问题一、实验目的1.掌握基本的同步与互斥的算法，理解基本的生产者与消费者的模型。2.学习使用Windows2000/XP中基本的同步对象，掌握相关的API的使用方法。3.了解Windows2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。二、实验的内容及其要求1.实验内容以生产者/消费者模型为根据，在Windows2000环境下创建一个控制台进程，在改进程中创建n个线程模拟生产者和消费者，实现进程（线程）的同步与互斥。2．实验要求①学习并理解生产者/消费者模型及

2、其同步/互斥规则②学习了解Windows同步对象及其特性③熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法④设计程序，实现生产者/消费者进程（线程）的同步与互斥⑤提交实验报告三、实验的时间安排1．实验前，先到图书馆或上网百度了解有关生产者/消费者模型的相关知识，建立生产者/消费者模型的基本概念。2．利用13周、15周、17周的上机时间编写和调试程序代码。3．利用其他课余时间来分析实验的最终结果并完成相关的实验报告。四、实验的环境1.硬件条件：普通计算机一台2.软件条件：①操作系统：Windows2000/XP②开发语

3、言：VC++本实验是在Windows2000+VC6.0环境下实现的，利用WindowsSDK提供的系统接口（API）完成程序的功能。实验在Windows下安装VC后进行，因为VC是一个集成开发环境，其中包含了WindowsSDK所有工具和定义，所以安装了VC后就不用特意安装SDK了。实验中所用的API（应用程序接口），是操作系统提供的用来进行应用程序设计的系统功能接口。要使用这些API，需要包含对这些函数进行说明的SDK头文件，最常见的就是windows.h。一些特殊的API调用还需要包含其他的头文件。.

4、.一、正文1．程序结构图：2.数据结构：（1）用一个整型数组Buffer_Critical来代表缓冲区。不管是生产产品还是对已有产品的消费都需要访问改组缓冲区。（2）在程序中用一个自定义结构ThreadInfo记录一条线程的信息，即将测试用例文件中的一行信息记录下来，用于程序创建相应的生产者或者消费者。由于要创建多个线程，所以程序中使用了一个ThreadInfo结构的数组Thread_Info。(3)在实现本程序的消费生产模型时，具体地通过如下同步对象实现互斥：●设一个互斥量h_mutex,以实现生产者在查

5、询和保留缓冲区内的下一个空位置时进行互斥。●每一个生产者用一个信号量与其消费者同步，通过设置h_Semaphore[MAX_THREAD_NUM]信号量数组实现，该组信号量用于表示相应产品已生产。同时用一个表示空缓冲区数目的信号量empty_semaphore进行类似的同步，指示缓冲区中是否存在空位置，以便开始生产下一个产品。●每一个缓冲区用一个同步对象实现该缓冲区上消费者之间的互斥，这通过设置临界区对象数组PC_Critical[MAX_BUFFER_NUM]实现。3.实验步骤：（1）打开VC，选择菜单项

6、File->New，选择Projects选项卡并建立一个名为R_WP1的win32consoleapplication工程，创建时注意指定创建该工程的目录。（2）在工程中创建源文件R_WP1.cpp：选择菜单项Project->Addto..project->Files,此时将打开一个新窗口，在其中的“文件名”输入栏中输入自己想要创建的文件名，这里是R_WP1.cpp；接着询问是否创建新文件时回答“yes”。通过Workspace->SourceFiles打开该文件，在其中编辑源文件并保存。（3）通过调用菜

7、单项Build->Rebuildall进行编译连接，可以在指定的工程目录下得到debug->R_WP1.exe程序，然后把给定的test.txt文件存入该debug目录下，就可以在控制台进入该debug目录运行程序了。需要强调的是：在创建数据文件时，由于涉及文件的格式问题，最好在记事本中手工逐个输入数据，而不要用复制和粘贴数据。4.实验源代码：//*************************R_WP1.cpp***************************#include#

8、include#include#include#include//定义一些常量//本程序允许的最大临界区数#defineMAX_BUFFER_NUM10//秒到微秒的乘法因子#defineINTE_PER_SEC1000//本程序允许的生产和消费线程的总数#defineMAX_THREAD_NUM64//定义一个结构，记录在测试文件中指定的