一、课程设计目的在多道程序环境下,进程同步问题十分重要,通过解决“生产者-消费者”问题,可以帮助我们更好的理解进程同步的概念及实现方法。
掌握线程创建和终止的方法,加深对线程和进程概念的理解,会用同步与互斥方法实现线程之间的进行操作。
在学习操作系统课程的基础上,通过实践加深对进程同步的认识,同时,可以提高运用操作系统知识解决实际问题的能力;
锻炼实际的编程能力、创新能力及团队组织、协作开发软件的能力;
还能提高调查研究、查阅技术文献、资料以及编写软件设计文档的能力。
二、课程设计内容模拟仿真“生产者-消费者”问题的解决过程及方法。
三、系统分析与设计1、系统分析在OS中引入进程后,虽然提高了资源的利用率和系统的吞吐量,但由于进程的异步性,也会给系统造成混乱,尤其是在他们争用临界资源时。
为了对多个相关进程在执行次序上进行协调,以使并发执行的诸程序之间能有效地共享资源和相互合作,使程序的执行具有可再现性,所以引入了进程同步的概念。
信号量机制是一种卓有成效的进程同步工具。
在生产者---消费者问题中应注意(信号量名称以多个生产者和多个消费者中的为例):首先,在每个程序中用于互斥的wait(mutex)和signal(mutex)必须成对出现;
其次,对资源信号量empty和full的wait和signal操作,同样需要成对地出现,但它们分别处于不同的程序中。
生产者与消费者进程共享一个大小固定的缓冲区。
其中,一个或多个生产者生产数据,并将生产的数据存入缓冲区,并有一个或多个消费者从缓冲区中取数据。
2、系统设计:系统的设计必须要体现进程之间的同步关系,所以本系统采用2个生产者、2个消费者和20个缓冲区的框架体系设计。
为了更能体现该系统进程之间的同步关系,系统的生产者、消费者的速度应该可控,以更好更明显的表现出结果。
为了使本系统以更加简单、直观的形式把“消费者-生产者”问题表现出来,我选择了使用可视化界面编程。
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这个是很经典的问题实验题目:生产者与消费者(综合性实验)实验环境:C语言编译器实验内容:①由用户指定要产生的进程及其类别,存入进入就绪队列。
  ②调度程序从就绪队列中提取一个就绪进程运行。
如果申请的资源被阻塞则进入相应的等待队列,调度程序调度就绪队列中的下一个进程。
进程运行结束时,会检查对应的等待队列,激活队列中的进程进入就绪队列。
运行结束的进程进入over链表。
重复这一过程直至就绪队列为空。
  ③程序询问是否要继续?如果要转直①开始执行,否则退出程序。
实验目的:通过实验模拟生产者与消费者之间的关系,了解并掌握他们之间的关系及其原理。
由此增加对进程同步的问题的了解。
实验要求:每个进程有一个进程控制块(PCB)表示。
进程控制块可以包含如下信息:进程类型标号、进程系统号、进程状态、进程产品(字符)、进程链指针等等。
系统开辟了一个缓冲区,大小由buffersize指定。
程序中有三个链队列,一个链表。
一个就绪队列(ready),两个等待队列:生产者等待队列(producer);
消费者队列(consumer)。
一个链表(over),用于收集已经运行结束的进程本程序通过函数模拟信号量的操作。
参考书目:1)徐甲同等编,计算机操作系统教程,西安电子科技大学出版社2)AndrewS.Tanenbaum著,陈向群,马红兵译.现代操作系统(第2版).机械工业出版社3)AbranhamSilberschatz,PeterBaerGalvin,GregGagne著.郑扣根译.操作系统概念(第2版).高等教育出版社4)张尧学编著.计算机操作系统教程(第2版)习题解答与实验指导.清华大学出版社实验报告要求:(1)每位同学交一份电子版本的实验报告,上传到202.204.125.21服务器中。
(2)文件名格式为班级、学号加上个人姓名,例如:电子04-1-040824101**.doc  表示电子04-1班学号为040824101号的**同学的实验报告。
(3)实验报告内容的开始处要列出实验的目的,实验环境、实验内容等的说明,报告中要附上程序代码,并对实验过程进行说明。
基本数据结构:PCB*readyhead=NULL,*readytail=NULL;//就绪队列PCB*consumerhead=NULL,*consumertail=NULL;//消费者队列PCB*producerhead=NULL,*producertail=NULL;//生产者队列over=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));//over链表intproductnum=0;//产品数量intfull=0,empty=buffersize;//semaphorecharbuffer[buffersize];//缓冲区intbufferpoint=0;//缓冲区指针structpcb{/*定义进程控制块PCB*/intflag;//flag=1denoteproducer;flag=2denoteconsumer;intnumlabel;charproduct;charstate;structpcb*processlink;……};processproc()---给PCB分配内存。
产生相应的的进程:输入1为生产者进程;
输入2为消费者进程,并把这些进程放入就绪队列中。
waitempty()---如果缓冲区满,该进程进入生产者等待队列;
linkqueue(exe,&producertail);//把就绪队列里的进程放入生产者队列的尾部voidsignalempty()boolwaitfull()voidsignalfull()voidproducerrun()voidcomsuerrun()voidmain(){processproc();element=hasElement(readyhead);while(element){exe=getq(readyhead,&readytail);printf("进程%d申请运行,它是一个",exe->numlabel);exe->flag==1?printf("生产者\n"):printf("消费者\n");if(exe->flag==1)producerrun();elsecomsuerrun();element=hasElement(readyhead);}printf("就绪队列没有进程\n");if(ha
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(1)创建生产者和消费者线程在Windows2000环境下,创建一个控制台进程,在此进程中创建n个线程来模拟生产者或者消费者。
这些线程的信息由本程序定义的“测试用例文件”中予以指定。
该文件的格式和含义如下:31P32P43C414P25C3124第一行说明程序中设置几个临界区,其余每行分别描述了一个生产者或者消费者线程的信息。
每一行的各字段间用Tab键隔开。
不管是消费者还是生产者,都有一个对应的线程号,即每一行开始字段那个整数。
第二个字段用字母P或者C区分是生产者还是消费者。
第三个字段表示在进入相应线程后,在进行生产和消费动作前的休眠时间,以秒计时;
这样做的目的是可以通过调整这一列参数,控制开始进行生产和消费动作的时间。
如果是代表生产者,则该行只有三个字段。
如果代表消费者,则该行后边还有若干字段,代表要求消费的产品所对应的生产者的线程号。
所以务必确认这些对应的线程号存在并且该线程代表一个生产者。
(2)生产和消费的规则在按照上述要求创建线程进行相应的读写操作时,还需要符合以下要求:①共享缓冲区存在空闲空间时,生产者即可使用共享缓冲区。
②从上边的测试数据文件例子可以看出,某一生产者生产一个产品后,可能不止一个消费者,或者一个消费者多次地请求消费该产品。
此时,只有当所有的消费需求都被满足以后,该产品所在的共享缓冲区才可以被释放,并作为空闲空间允许新的生产者使用。
③每个消费者线程的各个消费需求之间存在先后顺序。
例如上述测试用例文件包含一行信息“5C3l24”,可知这代表一个消费者线程,该线程请求消费1,2,4号生产者线程生产的产品。
而这种消费是有严格顺序的,消费1号线程产品的请求得到满足后才能继续往下请求2号生产者线程的产品。
④要求在每个线程发出读写操作申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示提示信息。
(3)相关基础知识本实验所使用的生产者和消费者模型具有如下特点:本实验的多个缓冲区不是环形循环的,也不要求按顺序访问。
生产者可以把产品放到目前某一个空缓冲区中。
消费者只消费指定生产者的产品。
在测试用例文件中指定了所有的生产和消费的需求,只有当共享缓冲区的数据满足了所有关于它的消费需求后,此共享缓冲区才可以作为空闲空间允许新的生产者使用。
本实验在为生产者分配缓冲区时各生产者间必须互斥,此后各个生产者的具体生产活动可以并发。
而消费者之间只有在对同一产品进行消费时才需要互斥,同时它们在消费过程结束时需要判断该消费对象是否已经消费完毕并清除该产品。
Windows用来实现同步和互斥的实体。
在Windows中,常见的同步对象有:信号量(Semaphore)、互斥量(Mutex)、临界段(CriticalSection)等。
使用这些对象都分为三个步骤,一是创建或者初始化:接着请求该同步对象,随即进入临界区,这一步对应于互斥量的上锁;
最后释放该同步对象,这对应于互斥量的解锁。
这些同步对象在一个线程中创建,在其他线程中都可以使用,从而实现同步互斥。
2024/7/25 19:35:19 1.63MB 多线程同步生产者和消费者问题
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在日常工作中,钉钉打卡成了我生活中不可或缺的一部分。然而,有时候这个看似简单的任务却给我带来了不少烦恼。 每天早晚,我总是得牢记打开钉钉应用,点击"工作台",再找到"考勤打卡"进行签到。有时候因为工作忙碌,会忘记打卡,导致考勤异常,影响当月的工作评价。而且,由于我使用的是苹果手机,有时候系统更新后,钉钉的某些功能会出现异常,使得打卡变得更加麻烦。 另外,我的家人使用的是安卓手机,他们也经常抱怨钉钉打卡的繁琐。尤其是对于那些不太熟悉手机操作的长辈来说,每次打卡都是一次挑战。他们总是担心自己会操作失误,导致打卡失败。 为了解决这些烦恼,我开始思考是否可以通过编写一个全自动化脚本来实现钉钉打卡。经过一段时间的摸索和学习,我终于成功编写出了一个适用于苹果和安卓系统的钉钉打卡脚本。
2024-04-09 15:03 15KB 钉钉 钉钉打卡