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

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2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語一試題真題（含答案詳解+作文范文）_第1頁

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1、　　《操作系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)　　題目：進(jìn)程通信與進(jìn)程同步機(jī)制實(shí)踐　　學(xué)院名稱：計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院 　　班級(jí)學(xué)號(hào)： 　　學(xué)生姓名： &l

2、t;p>　　教師姓名： 　　教師職稱： 　　2016年 1 月8日　　目錄　　一課程設(shè)計(jì)內(nèi)容&

3、lt;b>　　二開發(fā)環(huán)境　　二原理　　五主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和流程　　六原語對(duì)應(yīng)的函數(shù)及算法　　七測(cè)試結(jié)果與分析<b&g

4、t;　　八總結(jié)　　九源程序清單　　一課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容　　【設(shè)計(jì)內(nèi)容】　　某銀行提供6個(gè)服務(wù)窗口(3個(gè)對(duì)私服務(wù)窗口，2個(gè)對(duì)公服務(wù)窗口，1個(gè)

5、理財(cái)服務(wù)窗口、一臺(tái)取號(hào)機(jī)和20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)；若沒有空座位，則在門外等待或離開。取號(hào)機(jī)每次僅允許一位顧客使用，有對(duì)公、對(duì)私和理財(cái)三類號(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)，通過叫號(hào)選取一位顧客，并為其服務(wù)。　　【說明】　　(1)可模擬設(shè)立一個(gè)服務(wù)

6、時(shí)間區(qū)間如9：00-17:00，也可限定最大服務(wù)人數(shù)；　　(2)顧客達(dá)到時(shí)間隨機(jī)，辦理對(duì)私、對(duì)公、理財(cái)業(yè)務(wù)隨機(jī)，每位顧客服務(wù)時(shí)間可設(shè)定在一定范圍內(nèi)。這些都可通過隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生。　　(3)取號(hào)時(shí)顧客拿到的號(hào)含有號(hào)碼和等待的人數(shù)，例如A、B、C分別代表對(duì)私、對(duì)公、理財(cái)，“號(hào)碼：A05，有2人等待”表示取的是對(duì)私服務(wù)號(hào)，編號(hào)是05，有2人等待辦理對(duì)私業(yè)務(wù)。<

7、/p>　　(4)成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)占60%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占40%；其中平時(shí)60%包括考勤和學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)積極性等占20%，兩次檢查，每次檢查各占20%。　　【檢查說明】　　第一次檢查：時(shí)間18周周三-四，檢查同步與互斥算法與API熟悉情況　　第二次檢查：時(shí)

8、間18周周五上午與晚上，檢查最終程序完成情況。　　【要求】　　說明設(shè)置哪些信號(hào)量？信號(hào)量的含義和初始值是什么？并用信號(hào)量和P、V操作寫出進(jìn)程的同步算法。(注：該內(nèi)容包含在設(shè)計(jì)報(bào)告中，并在第一次檢查時(shí)檢查)　　查閱并自學(xué)進(jìn)程、線程的創(chuàng)建與撤銷、信號(hào)量、P操作、V操作等相關(guān)原語的

9、系統(tǒng)調(diào)用。(注：該內(nèi)容包含在設(shè)計(jì)報(bào)告中，并在第一次檢查時(shí)檢查)　　在Linux或Windows或Unix環(huán)境下，采用系統(tǒng)調(diào)用中的進(jìn)程或線程的創(chuàng)建與撤銷、信號(hào)量、P操作、V操作，編程解決上述問題，并完成調(diào)試與測(cè)試工作。(注：該內(nèi)容包含將并在第二次檢查時(shí)檢查)　　打印：（注意：由于多個(gè)進(jìn)程共享一個(gè)顯示器或文件，需要互斥訪問）<p

10、>　　各進(jìn)程的初始狀態(tài)信息；　　中間狀態(tài)變化信息；　　最終狀態(tài)信息。　　例如，顧客到達(dá)時(shí)的時(shí)間狀態(tài)信息，領(lǐng)取的號(hào)碼信息，等待時(shí)間，接收服務(wù)的服務(wù)窗口信息、服務(wù)時(shí)間，離開時(shí)間等信息。<b

11、>　　目的　　通過課程設(shè)計(jì)模擬銀行辦理業(yè)務(wù)的情景，使用pv操作實(shí)現(xiàn)互斥與同步。來進(jìn)一步熟悉課堂上講授的pv操作原語，掌握進(jìn)程的互斥與同步的知識(shí)。　　二開發(fā)環(huán)境　　windows操作系統(tǒng)，

12、使用Java語言，　　在eclipse上實(shí)現(xiàn)　　三原理及算法　　1用一個(gè)線程來模擬一位客戶，客戶到來時(shí)間，離開時(shí)間，都是通過獲取系統(tǒng)的時(shí)間來體現(xiàn)。中間等待及辦理業(yè)務(wù)的時(shí)間則通過產(chǎn)生的一定范圍的隨機(jī)數(shù)對(duì)線程進(jìn)行睡眠來模擬的<p&

13、gt;　　2總共分為三個(gè)類，　　第一個(gè)類是包括主函數(shù)的類，用來開啟程序并創(chuàng)建線程對(duì)象。　　第二個(gè)類是線程類，包括線程的定義和線程的方法run方法，在run方法內(nèi)對(duì)實(shí)現(xiàn)主要程序的功能的函數(shù)進(jìn)行調(diào)用。　　第三個(gè)類，就是存儲(chǔ)的需要用到的主要變量，計(jì)數(shù)器，及實(shí)現(xiàn)程序功能的三個(gè)函數(shù)，供

14、所有的線程公用。三個(gè)函數(shù)。　　第一個(gè)函數(shù)進(jìn)行座位的檢測(cè)，有座位則進(jìn)入銀行，沒有在在外等待，以及獲取此時(shí)運(yùn)行該線程的名字，作為一個(gè)客戶的標(biāo)識(shí)，并通告該客戶到來及此時(shí)的時(shí)間。　　第二個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)取號(hào)功能，其中包括判斷取號(hào)機(jī)是否有人使用，取號(hào)時(shí)根據(jù)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生三種不同的票號(hào)，同時(shí)該票號(hào)的內(nèi)容還包括票的序號(hào)和此類票號(hào)對(duì)應(yīng)的服務(wù)窗口現(xiàn)在還有多少人在等待。</p&

15、gt;　　第三個(gè)函數(shù)是服務(wù)功能，包括根據(jù)票號(hào)判斷此時(shí)該類窗口是否有已滿，滿了就等待，沒滿則去辦理業(yè)務(wù)。辦理業(yè)務(wù)通過產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)對(duì)線程進(jìn)行休眠，客戶離開時(shí)，通告客戶的服務(wù)時(shí)間，及離開的時(shí)間。　　四主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和流程　　六個(gè)信號(hào)量　　一個(gè)代表大廳的座位，初值為

16、20。　　一個(gè)代表取號(hào)機(jī)，初值為1,。　　三個(gè)窗口，初值分別為3,2,1。　　一個(gè)用來實(shí)現(xiàn)對(duì)記錄大廳人數(shù)的變量的互斥操作。　　四個(gè)變量　　一個(gè)代表辦理業(yè)務(wù)的總?cè)藬?shù)。&l

17、t;p>　　三個(gè)分別代表三個(gè)窗口的等待人數(shù)。　　票號(hào)的格式為服務(wù)+票號(hào)+等待人數(shù)。例如A-22-3表示辦理對(duì)私服務(wù)，票號(hào)為22，該窗口還有3人在等待。　　等待時(shí)間，服務(wù)時(shí)間，均是調(diào)用函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。　　流程圖　　五原語對(duì)應(yīng)函數(shù)及

18、pv算法　　創(chuàng)建線程：繼承Thread類，實(shí)現(xiàn)run方法　　信號(hào)量semaphore　　p操作：acquire　　v操作：release　　Semaphore Zcount ,Qcount,counta,countb,countc

19、,countx;　　Zcount.value=20;　　Qcount.value=1; 　　Counta.value=3;　　Countb.value=2;　　Countc.value=1;

20、;　　Countx.value=1;　　Process{　　P(&zcount);{　　p(&qcount);　　取票

21、　A　　B　　C　　Return A或者B或者C;　　v(&qcount);　　If(A){</b&g

22、t;　　P(&counta);　　V(&zcount);　　辦理服務(wù)　　V(&counta);　　}<

23、;p>　　Else if(B){　　P(&countb);　　V(&zcount);　　辦理服務(wù)　　V(&countb);　　}</b&g

24、t;　　Else{　　P(&countc);　　V(&zcount);　　辦理服務(wù)　　V(&countc);

25、　　}　　}　　}　　六測(cè)試結(jié)果與分析　　分析：進(jìn)程的名字標(biāo)志客戶。<

26、p>　　由于線程太快，設(shè)置的休眠時(shí)間較短，所以存在同一秒級(jí)有多個(gè)用戶到達(dá)。　　服務(wù)時(shí)間為1000,2000,3000毫秒隨機(jī)。　　到來及離開都是分別獲取此時(shí)系統(tǒng)的時(shí)間。　　七總結(jié)　　經(jīng)過本次的實(shí)驗(yàn)對(duì)pv操作有了更進(jìn)一步的理解，從

27、更深層次了解了同步與互斥的原理及實(shí)現(xiàn)的過程。設(shè)計(jì)過程遇到了各種問題。　　在設(shè)計(jì)pv操作時(shí)由于座位加上窗口共可以存放26個(gè)人，盡管信號(hào)量設(shè)置的是20，但是需要在每一個(gè)人申請(qǐng)到窗口時(shí)即釋放座位。就是在釋放窗口之前。　　在設(shè)計(jì)程序時(shí)關(guān)于每個(gè)線程共享的變量以及每個(gè)線程私有的變量的問題，比如取到的號(hào)即為每個(gè)線程的私有變量。

28、　　最后經(jīng)過一周半的課程設(shè)計(jì)之后，對(duì)編程，解決問題的能力，都有了一定的提升。　　九源程序清單　　第一個(gè)類　　package bank1;　　publicclass routine {</p

29、>　　publicstatic common comm =new common();　　@SuppressWarnings("deprecation")　　publicstaticvoid main(String[] args) {　　inti;

30、　　for (i=1;i<=20;i++){　　client clii=new client(comm);　　clii.start();　　}　　}

31、　　}　　第二個(gè)類　　package bank1;　　import bank1.common;　　import java.util.R

32、andom;　　import java.util.concurrent.Semaphore;　　public class client extends Thread {　　private common comm;　　String result= new String();

33、　　public client(common thiscomm) {　　// TODO 自動(dòng)生成的構(gòu)造函數(shù)存根　　comm=thiscomm;　　}　　public void run(){&

34、lt;/p>　　Random ran=new Random();　　try {　　sleep((ran.nextInt(6)+1)*2000);　　} catch (InterruptedException e1) {<

35、;p>　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e1.printStackTrace();　　}　　comm.sit(this.getName());　　result=comm.qu(this.getName());&l

36、t;/p>　　comm.handle(result, this.getName());　　try {　　sleep(10);　　} catch (InterruptedException e) {　　//

37、TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}　　}　　}

38、　　第三個(gè)類　　package bank1;　　import java.util.Date;　　import java.util.Random;　　import java.util.concurrent.Semaphore;&l

39、t;p>　　publicclass common {　　privateintzcount;　　privateintaa,bb,cc;　　Semaphore semaphore = new Semaphore(10); 　　Semaphore semaphoreq =

40、 new Semaphore(1);　　Semaphore semaphorea = new Semaphore(3);　　Semaphore semaphoreb = new Semaphore(2);　　Semaphore semaphorec = new Semaphore(1);&

41、lt;p>　　Semaphore semaphorez = new Semaphore(1);　　Random ran1=new Random();　　public common(){　　zcount=1;

42、aa=-3;　　bb=-2;　　cc=-1;　　}　　publicvoid sit(String name){

43、　　try {　　semaphore.acquire();　　} catch (InterruptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace(

44、);　　}　　Date date=new Date();　　System.out.println("客戶："+name+"在時(shí)間"+date.toString()+"：到達(dá)"+"\n");<

45、/p>　　}　　public String qu(String name) {　　String a= new String();　　try {　　semaphoreq.

46、acquire();　　} catch (InterruptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}&l

47、t;b>　　intx;　　inty;　　Random ran=new Random();　　x=ran.nextInt(9);　　y=zcount;

48、　　//System.out.println(x);　　if(x<3){　　aa++;　　intaaa;　　if

49、(aa<0)　　aaa=0;　　else{aaa=aa;}　　a="A"+"--"+y+"該服務(wù)有"+aaa+"人等待";　　S

50、ystem.out.println("客戶："+name+":取到號(hào)："+a+"\n");　　try {　　semaphorez.acquire();　　} catch (InterruptedException e

51、) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}　　zcount++;　　semaphorez.re

52、lease();　　}　　elseif(3<=x&&x<=6){　　bb++;　　intbbb;<p

53、>　　if (bb<0)　　bbb=0;　　else{bbb=bb;}　　a="B"+"--"+y+"該服務(wù)有"+bbb+"人等待";</p

54、>　　System.out.println("客戶："+name+":取到號(hào)："+a+"\n");　　try {　　semaphorez.acquire();　　} catch (Inte

55、rruptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}　　zcount++;<p&

56、gt;　　semaphorez.release();　　}　　else{　　cc++;　　intccc;</p&g

57、t;　　if (cc<0)　　ccc=0;　　else{ccc=cc;}　　a="C"+"--"+y+"該服務(wù)有"+ccc+"人等待&quo

58、t;;　　System.out.println("客戶："+name+":取到號(hào)："+a+"\n");　　try {　　semaphorez.acquire();　　} ca

59、tch (InterruptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}　　zcount++;

60、;　　semaphorez.release();　　}　　semaphoreq.release();　　returna;　　}</

61、p>　　publicvoid handle(String b ,String name){　　if (b.charAt(0)=='A'){　　try {　　semaphorea.acquire();<p

62、>　　} catch (InterruptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}　　semaphore.release();</p&

63、gt;　　System.out.println(name+"：正在對(duì)私服務(wù)窗口辦理業(yè)務(wù)"+"\n");　　intt=(ran1.nextInt(3)+1)*1000;　　try {　　Thread.sleep(t)

64、;　　} catch (InterruptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}

65、aa--;　　semaphorea.release();　　Date date=new Date();　　System.out.println(name+"服務(wù)時(shí)間"+t+"毫秒在"+date+"：離開"+"\n"

66、);　　}　　elseif(b.charAt(0)=='B'){　　try {　　semaphoreb.acquire();　　} cat

67、ch (InterruptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}　　semaphore.release();<p&

68、gt;　　System.out.println(name+"：正在對(duì)公服務(wù)窗口辦理業(yè)務(wù)"+"\n");　　intt=(ran1.nextInt(3)+1)*1000;　　try {　　Thread.sleep(t);

69、　　} catch (InterruptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}　　bb--;</b

70、>　　semaphoreb.release();　　Date date=new Date();　　System.out.println(name+"服務(wù)時(shí)間"+t+"毫秒在"+date+"：離開"+"\n");

71、;　　}　　elseif(b.charAt(0)=='C') {　　try {　　semaphorec.acquire();　　} catch (Interr

72、uptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}　　semaphore.release();　　Syste

73、m.out.println(name+"：正在理財(cái)服務(wù)窗口辦理業(yè)務(wù)"+"\n");　　intt=(ran1.nextInt(3)+1)*1000;　　try {　　Thread.sleep(t);

74、;　　} catch (InterruptedException e) {　　// TODO 自動(dòng)生成的 catch 塊　　e.printStackTrace();　　}　　cc--;</p

75、>　　semaphorec.release();　　Date date=new Date();　　System.out.println(name+"服務(wù)時(shí)間"+t+"毫秒在"+date+"：離開"+"\n");<p&g

76、t;　　}　　}　　}　　附件　　檢查一

77、　　1信號(hào)量的含義初值？　　zcount座位，初值20。　　qcount取號(hào)機(jī)，初值1。　　Counta A類窗口，初值3。　　Countb B類窗口，初值2。　　Countc C類窗口，初值1。<p

78、>　　Countx 計(jì)數(shù)器互斥操作，初值1。　　2 pv原語對(duì)應(yīng)的api？　　Java語言　　信號(hào)量 semaphore　　P ：acquire　　V : release</p&

79、gt;　　線程創(chuàng)建　　繼承Thread類　　實(shí)現(xiàn)run方法　　3 是否要區(qū)分窗口，每一個(gè)窗口都設(shè)置一個(gè)信號(hào)量？　　不需要，可將每一種窗口

80、化為一類，判斷有無空閑即可，有則服務(wù)，沒有則等待。　　檢查二　　1是否設(shè)置服務(wù)時(shí)間，或最大服務(wù)量？　　根據(jù)作業(yè)要求該功能是可選模塊，可以選擇是否實(shí)現(xiàn)，　　本作業(yè)有實(shí)現(xiàn)可以加一個(gè)if else 判斷是否在服務(wù)時(shí)間段內(nèi)，如在則允許創(chuàng)建線程

81、對(duì)象，如不在，則禁止創(chuàng)建，并輸出“不在服務(wù)時(shí)間范圍內(nèi)”。　　2開始客戶到來的時(shí)間是隨機(jī)的嗎？　　是，在創(chuàng)建每個(gè)線程之后，調(diào)用start之前產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，并且根據(jù)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行線程休眠，這樣可以模擬客戶的隨機(jī)到來，但是由于線程運(yùn)行太塊，為了方便展示實(shí)現(xiàn)效果，將休眠的時(shí)間設(shè)置為妙級(jí)的，所以隨機(jī)的到來時(shí)間只是秒數(shù)或者分鐘不同。

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