操作系統(tǒng)課程設計--進程通信與進程同步機制實踐

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文檔簡介

1、　　操作系統(tǒng)課程設計　　題目：進程通信與進程同步機制實踐　　所在學院：計算機學院　　所在班級： 　　學生姓名：<b&

2、gt;　　學生學號：　　指導教師： 　　2014年 1 月　　題目　　Linux或Windows或Unix環(huán)境下，采用系統(tǒng)調用中的信號量、P、V操作，編程解決以下

3、問題。　　題目：某銀行提供5個服務窗口(4個對私服務窗口，1個對公服務窗口)和10個供顧客等待的座位。顧客到達銀行時，若有空座位，則到取號機上領取一個號，等待叫號；若沒有空座位，則在門外等待或離開。取號機每次僅允許一位顧客使用，有對公和對私兩類號，每位顧客只能選取其中一個。當營業(yè)員空閑時，通過叫號選取一位顧客，并為其服務。請用P、V操作寫出進程的同步算法。

4、;　　說明　　(1)可模擬設立一個服務時間區(qū)間如9：00-17:00，也可限定最大服務人數　　(2)顧客達到時間隨機，辦理對私或對公業(yè)務隨機，可通過隨機數產生。　　要求打?。?lt;/b>

5、初始狀態(tài)　　中間變化的狀態(tài)信息　　以及最終狀態(tài)信息。 　　二、原理及算法　　顧客來了先判斷銀行內是否還有空座位，如果沒有，則選擇等待或離開；如果有，便坐下，直到取號機無人使用再

6、去取號，取完號顧客繼續(xù)等待服務，服務完了顧客離開；　　五、主要數據結構和流程　　1、主要數據結構　　定義兩個全局變量統(tǒng)計顧客的號碼和在門外等待顧客的數量，定義四個線程句柄數組，定義一個座位信號量來通知可分配的座位資源，通知等待營業(yè)員對私信號量通知可分配的等待對私資源，通知等待

7、營業(yè)員對公信號量等待對公資源，通知對私叫號信號量通知可分配的等待通知對私服務資源，通知對公叫號信號量通知等待對公服務資源。在設置一個互斥信號量用于取號。再設置兩個臨界區(qū)來防止程序運行重疊。　　2、PV流程　　Semaphore seat;　　seat.value=10;<

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

9、　　machine.value=1;　　Semaphore privatecustomer;　　privatecustomer.value=0;　　Semaphore publiccustomer;　　publiccustomer

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

11、t;　　}　　p(&seat);　　p(&machine);　　取號；　　v(&machin

12、e);　　P(&privatewindow);　　被服務；　　v(seat);　　}　　process pr

13、ivateserve　　{　　p(&privatecustomer);　　服務；　　v(&privatewindow);

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

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

16、hine);　　p(&publicwindow);　　被服務;　　v(seat);　　}　　process

17、publicserve　　{　　p(&publiccustomer);　　服務;　　v(&publicwindow);

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

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

20、ne Seat 10//桌位量　　#define ServeTime 3000//服務時間　　#define Customer_num 20//顧客數量　　#define Customer_time 1000//顧客來的最大間隔時間　　int n

21、umber = 0;//取號號碼　　int seat_num=10;　　HANDLE seat,s1,s2,cs1,cs2;　　HANDLE mutex;//互斥量　　HANDLE c1[10],c2[10],ss1[StaticServer],s

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

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

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

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

26、　　return 0;　　}　　DWORD WINAPI server2(PVOID s2pv) //營業(yè)員對公線程代碼　　{　　while(true)

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

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

29、t;　　seat_num++;　　LeaveCriticalSection(&c_seat);　　}　　return 0;　　}

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

41、Section(&x);　　cout<<"門外還剩"<<-seat_num<<"人在等待。"<<endl;　　LeaveCriticalSection(&x);　　}<

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

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

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

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

46、t;　　{　　seat_num--;　　EnterCriticalSection(&x);　　cout<<"該顧客在門外等待，已有"<<- seat_num<<"顧客在門外等待"<<

47、;endl;　　LeaveCriticalSection(&x);　　}　　EnterCriticalSection(&c_seat);　　seat_num--;　　Leave

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

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

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

51、lSection(&x);　　cout<<"顧客"<<temp<<"等待對公服務！"<<endl;　　LeaveCriticalSection(&x);　　Sleep(ServeTime);

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

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

54、;=0)　　{　　EnterCriticalSection(&x);　　cout<<"門外還剩"<<-seat_num<<"人在等待。"<<endl;<

55、;p>　　LeaveCriticalSection(&x);　　}　　EnterCriticalSection(&x);　　cout<<"顧客"<<temp<<"已經被對公服務，已離開！&

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

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

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

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

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

61、reateThread(NULL,0,server2,NULL,0,NULL);　　srand( (unsigned)time( NULL ) );　　n=0;n1=0;　　for(;number<Customer_num;)//用隨機數來判斷顧客是對私還是對公&

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

63、)　　{　　CreateThread(NULL,0,consumer1,NULL,0,NULL);　　n++;　　}

64、　　else　　{　　CreateThread(NULL,0,consumer2,NULL,0,NULL);　　n1++;

65、;　　}　　} 　　Sleep(2000);　　cout<<"銀行結束服務，祝您愉快！"<<endl;　　return 0;<

66、/p>　　}　　七、實驗結果及程序分析　　1、實驗結果：　　2、結果分析：　　當顧客來了，首先查看是否有桌位，沒有桌位顧客選擇在門

67、口等待或者離開，若有桌位就去取號，取完號之后等待服務，當營業(yè)員叫號以后開始被服務，服務完了之后離開。當所有線程執(zhí)行完了之后程序結束。　　八、課設總結　　通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關操作系PV操作，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，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、在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。　　過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)

69、現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，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，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可!　　我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實

70、踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。　　回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學

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