操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--進(jìn)程通信與進(jìn)程同步機(jī)制實(shí)踐

1、<p><b>　　操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目：進(jìn)程通信與進(jìn)程同步機(jī)制實(shí)踐</p><p>　　所在學(xué)院：計(jì)算機(jī)學(xué)院</p><p>　　所在班級(jí)： </p><p><b>　　學(xué)生姓名：</b></p><p><b&

2、gt;　　學(xué)生學(xué)號(hào)：</b></p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2014年 1 月</b></p><p><b>　　題目</b></p><p>　　Linux或Windows或Unix環(huán)境下，采用系統(tǒng)調(diào)用中的信號(hào)量、P、V操作，編程解決以下

3、問(wèn)題。</p><p>　　題目：某銀行提供5個(gè)服務(wù)窗口(4個(gè)對(duì)私服務(wù)窗口，1個(gè)對(duì)公服務(wù)窗口)和10個(gè)供顧客等待的座位。顧客到達(dá)銀行時(shí)，若有空座位，則到取號(hào)機(jī)上領(lǐng)取一個(gè)號(hào)，等待叫號(hào)；若沒(méi)有空座位，則在門(mén)外等待或離開(kāi)。取號(hào)機(jī)每次僅允許一位顧客使用，有對(duì)公和對(duì)私兩類(lèi)號(hào)，每位顧客只能選取其中一個(gè)。當(dāng)營(yíng)業(yè)員空閑時(shí)，通過(guò)叫號(hào)選取一位顧客，并為其服務(wù)。請(qǐng)用P、V操作寫(xiě)出進(jìn)程的同步算法。</p><p>

4、;<b>　　說(shuō)明</b></p><p>　　(1)可模擬設(shè)立一個(gè)服務(wù)時(shí)間區(qū)間如9：00-17:00，也可限定最大服務(wù)人數(shù)</p><p>　　(2)顧客達(dá)到時(shí)間隨機(jī)，辦理對(duì)私或?qū)珮I(yè)務(wù)隨機(jī)，可通過(guò)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生。</p><p><b>　　要求打?。?lt;/b></p><p><b>　　

5、初始狀態(tài)</b></p><p><b>　　中間變化的狀態(tài)信息</b></p><p>　　以及最終狀態(tài)信息。 </p><p><b>　　二、原理及算法</b></p><p>　　顧客來(lái)了先判斷銀行內(nèi)是否還有空座位，如果沒(méi)有，則選擇等待或離開(kāi)；如果有，便坐下，直到取號(hào)機(jī)無(wú)人使用再

6、去取號(hào)，取完號(hào)顧客繼續(xù)等待服務(wù)，服務(wù)完了顧客離開(kāi)；</p><p>　　五、主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和流程</p><p><b>　　1、主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　定義兩個(gè)全局變量統(tǒng)計(jì)顧客的號(hào)碼和在門(mén)外等待顧客的數(shù)量，定義四個(gè)線程句柄數(shù)組，定義一個(gè)座位信號(hào)量來(lái)通知可分配的座位資源，通知等待營(yíng)業(yè)員對(duì)私信號(hào)量通知可分配的等待對(duì)私資源，通知等待

7、營(yíng)業(yè)員對(duì)公信號(hào)量等待對(duì)公資源，通知對(duì)私叫號(hào)信號(hào)量通知可分配的等待通知對(duì)私服務(wù)資源，通知對(duì)公叫號(hào)信號(hào)量通知等待對(duì)公服務(wù)資源。在設(shè)置一個(gè)互斥信號(hào)量用于取號(hào)。再設(shè)置兩個(gè)臨界區(qū)來(lái)防止程序運(yùn)行重疊。</p><p><b>　　2、PV流程</b></p><p>　　Semaphore seat;</p><p>　　seat.value=10;<

8、;/p><p>　　Semaphore privatewindow;</p><p>　　privatewindow.value=1;</p><p>　　Semaphore publicwindow;</p><p>　　publicwindow.value=4;</p><p>　　Semaphore machine;

9、</p><p>　　machine.value=1;</p><p>　　Semaphore privatecustomer;</p><p>　　privatecustomer.value=0;</p><p>　　Semaphore publiccustomer;</p><p>　　publiccustomer

10、.value=0;</p><p>　　process privatecustomer</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(seat=0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　等待或離開(kāi)；</b&g

11、t;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　p(&seat);</b></p><p>　　p(&machine);</p><p><b>　　取號(hào)；</b></p><p>　　v(&machin

12、e);</p><p>　　P(&privatewindow);</p><p><b>　　被服務(wù)；</b></p><p><b>　　v(seat);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　process pr

13、ivateserve</p><p><b>　　{</b></p><p>　　p(&privatecustomer);</p><p><b>　　服務(wù)；</b></p><p>　　v(&privatewindow);</p><p><b>

14、　　}</b></p><p>　　process publiccustomer</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(seat=0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　等待或離開(kāi)；</

15、b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　p(&seat);</b></p><p>　　p(&machine);</p><p><b>　　取號(hào)；</b></p><p>　　v(&mac

16、hine);</p><p>　　p(&publicwindow);</p><p><b>　　被服務(wù);</b></p><p><b>　　v(seat);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　process

17、publicserve</p><p><b>　　{</b></p><p>　　p(&publiccustomer);</p><p><b>　　服務(wù);</b></p><p>　　v(&publicwindow);</p><p><b>　

18、　}</b></p><p><b>　　六、源程序清單</b></p><p>　　#include"stdafx.h"</p><p>　　#include"windows.h"</p><p>　　#include "time.h"</p

19、><p>　　#include<iostream></p><p>　　using namespace std;</p><p>　　#define StaticServer 1//私有服務(wù)</p><p>　　#define PublicServer 4//公有服務(wù)</p><p>　　#defi

20、ne Seat 10//桌位量</p><p>　　#define ServeTime 3000//服務(wù)時(shí)間</p><p>　　#define Customer_num 20//顧客數(shù)量</p><p>　　#define Customer_time 1000//顧客來(lái)的最大間隔時(shí)間</p><p>　　int n

21、umber = 0;//取號(hào)號(hào)碼</p><p>　　int seat_num=10;</p><p>　　HANDLE seat,s1,s2,cs1,cs2;</p><p>　　HANDLE mutex;//互斥量</p><p>　　HANDLE c1[10],c2[10],ss1[StaticServer],s

22、s2[PublicServer];//顧客，營(yíng)業(yè)員線程</p><p>　　CRITICAL_SECTION c_seat;//臨界區(qū)，防止重疊</p><p>　　CRITICAL_SECTION x;</p><p>　　DWORD WINAPI server1(PVOID s1pv) //營(yíng)業(yè)員對(duì)私線程代碼</p><p><

23、b>　　{</b></p><p>　　while(true)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　WaitForSingleObject(cs1,INFINITE);//p(&cs1)</p><p>　　Sleep(ServeTime);</p><

24、;p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"對(duì)私窗口叫號(hào)!"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p>　　ReleaseSemaphore(s1,1,NULL);//v(&s1)&

25、lt;/p><p>　　EnterCriticalSection(&c_seat);</p><p>　　seat_num++;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&c_seat);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>

26、　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　DWORD WINAPI server2(PVOID s2pv) //營(yíng)業(yè)員對(duì)公線程代碼</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(true)</p>

27、<p><b>　　{</b></p><p>　　WaitForSingleObject(cs2,INFINITE);//p(&cs2)</p><p>　　Sleep(ServeTime);</p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout

28、<<"對(duì)公窗口叫號(hào)!"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p>　　ReleaseSemaphore(s2,1,NULL);//v(&s2)</p><p>　　EnterCriticalSection(&c_seat);</p&g

29、t;<p>　　seat_num++;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&c_seat);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b>

30、</p><p>　　DWORD WINAPI consumer1(PVOID c1pv)//顧客對(duì)私線程代碼</p><p><b>　　{</b></p><p>　　srand((unsigned)time(0));</p><p>　　int n=rand()%2;</p><p>　　i

31、f(seat_num<=0&&n==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"座位已滿(mǎn)，該顧客離開(kāi)!"<<endl;</p><p>　　

32、LeaveCriticalSection(&x);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(seat_num<=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　seat_num--;</p><p>　　En

33、terCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"該顧客在門(mén)外等待，已有"<<- seat_num<<"顧客在門(mén)外等待"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p><

34、b>　　}</b></p><p>　　EnterCriticalSection(&c_seat);</p><p>　　seat_num--;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&c_seat);</p><p>　　WaitForSingleObject(seat,INFINI

35、TE);//p(&seat)</p><p>　　WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);//p(&mutex)</p><p><b>　　number++;</b></p><p>　　int temp=number;</p><p>　　EnterCriticalSe

36、ction(&x);</p><p>　　cout<<"顧客"<<temp<<"已取號(hào)，為"<<temp<<"號(hào)！"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p>

37、　　ReleaseMutex(mutex);//v(&mutex)</p><p>　　ReleaseSemaphore(cs1,1,NULL);//v(&cs1)</p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"顧客"<<temp<&

38、lt;"等待對(duì)私服務(wù)！"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p>　　Sleep(ServeTime);</p><p>　　WaitForSingleObject(s1,INFINITE);//p(&s1)</p><p>　　En

39、terCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"顧客"<<temp<<"正在被服務(wù)！"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p>　　Sleep(ServeTime);&

40、lt;/p><p>　　ReleaseSemaphore(seat,1,NULL);//v(&seat)</p><p>　　seat_num++;</p><p>　　if(seat_num<=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　EnterCritical

41、Section(&x);</p><p>　　cout<<"門(mén)外還剩"<<-seat_num<<"人在等待。"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p><b>　　}</b><

42、;/p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"顧客"<<temp<<"已經(jīng)被對(duì)私服務(wù)，已離開(kāi)！"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p>&

43、lt;p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　DWORD WINAPI consumer2(PVOID c2pv)//顧客對(duì)公線程代碼</p><p><b>　　{</b></p><p>　　srand(

44、(unsigned)time(0));</p><p>　　int n=rand()%2;</p><p>　　if( seat_num<=0&&n==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p>

45、<p>　　cout<<"座位已滿(mǎn)，該顧客離開(kāi)!"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(seat_num<=0)</p><p&g

46、t;<b>　　{</b></p><p>　　seat_num--;</p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"該顧客在門(mén)外等待，已有"<<- seat_num<<"顧客在門(mén)外等待"<<

47、;endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　EnterCriticalSection(&c_seat);</p><p>　　seat_num--;</p><p>　　Leave

48、CriticalSection(&c_seat);</p><p>　　WaitForSingleObject(seat,INFINITE);//p(&seat)</p><p>　　WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);//p(&mutex)</p><p><b>　　number++;<

49、/b></p><p>　　int temp=number;</p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"顧客"<<temp<<"已取號(hào)，為"<<temp<<"號(hào)！"<

50、;<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p>　　ReleaseMutex(mutex);//v(&mutex)</p><p>　　ReleaseSemaphore(cs2,1,NULL);//v(&cs2)</p><p>　　EnterCritica

51、lSection(&x);</p><p>　　cout<<"顧客"<<temp<<"等待對(duì)公服務(wù)！"<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p>　　Sleep(ServeTime);</p>

52、<p>　　WaitForSingleObject(s2,INFINITE);//p(&s2)</p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"顧客"<<temp<<"正在被服務(wù)！"<<endl;</p>

53、<p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p>　　Sleep(ServeTime);</p><p>　　ReleaseSemaphore(seat,1,NULL);//v(&seat)</p><p>　　seat_num++;</p><p>　　if(seat_num<

54、;=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"門(mén)外還剩"<<-seat_num<<"人在等待。"<<endl;</p><

55、;p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　EnterCriticalSection(&x);</p><p>　　cout<<"顧客"<<temp<<"已經(jīng)被對(duì)公服務(wù)，已離開(kāi)！&

56、quot;<<endl;</p><p>　　LeaveCriticalSection(&x);</p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　int main(void)//主程序</p>&l

57、t;p>　　{//創(chuàng)建信號(hào)量和線程</p><p>　　cout<<"顧客您好，歡迎來(lái)到我行，很高興為您服務(wù)！"<<endl;</p><p>　　seat = CreateSemaphore(NULL,Seat , Seat, NULL);</p><p>　　s1 = CreateSemaphore(NULL,

58、0 , StaticServer , NULL);</p><p>　　s2 = CreateSemaphore(NULL, 0 , PublicServer , NULL);</p><p>　　cs1 = CreateSemaphore(NULL, 0 , Seat , NULL);</p><p>　　cs2 = CreateSemaphore(NULL, 0

59、 , Seat , NULL);</p><p>　　mutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);</p><p>　　InitializeCriticalSection(&x);</p><p>　　InitializeCriticalSection(&c_seat);</p><p><

60、b>　　int n,n1;</b></p><p>　　for(n=0;n<StaticServer;n++)</p><p>　　CreateThread(NULL,0,server1,NULL,0,NULL);</p><p>　　for(n=0;n<PublicServer;n++)</p><p>　　C

61、reateThread(NULL,0,server2,NULL,0,NULL);</p><p>　　srand( (unsigned)time( NULL ) );</p><p><b>　　n=0;n1=0;</b></p><p>　　for(;number<Customer_num;)//用隨機(jī)數(shù)來(lái)判斷顧客是對(duì)私還是對(duì)公&

62、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　int m=rand()%Customer_time;</p><p><b>　　Sleep(m);</b></p><p>　　int i=rand()%2;</p><p><b>　　if(i==0

63、)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　CreateThread(NULL,0,consumer1,NULL,0,NULL);</p><p><b>　　n++;</b></p><p><b>　　}</b></p>

64、<p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　CreateThread(NULL,0,consumer2,NULL,0,NULL);</p><p><b>　　n1++;</b></p><p><b>

65、;　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　Sleep(2000);</p><p>　　cout<<"銀行結(jié)束服務(wù)，祝您愉快！"<<endl;</p><p><b>　　return 0;</b><

66、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及程序分析</p><p><b>　　1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：</b></p><p><b>　　2、結(jié)果分析：</b></p><p>　　當(dāng)顧客來(lái)了，首先查看是否有桌位，沒(méi)有桌位顧客選擇在門(mén)

67、口等待或者離開(kāi)，若有桌位就去取號(hào)，取完號(hào)之后等待服務(wù)，當(dāng)營(yíng)業(yè)員叫號(hào)以后開(kāi)始被服務(wù)，服務(wù)完了之后離開(kāi)。當(dāng)所有線程執(zhí)行完了之后程序結(jié)束。</p><p><b>　　八、課設(shè)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)操作系PV操作，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我

68、在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。</p><p>　　過(guò)而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，本身就是在踐行“過(guò)而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)

69、現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可!</p><p>　　我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)

70、踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂(lè)，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國(guó)提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對(duì)需要面對(duì)的事情。</p><p>　　回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)