操作系统实验 生产者与消费者问题代码

操作系统实验  生产者与消费者问题代码
操作系统实验  生产者与消费者问题代码

#include "stdafx.h"

#include "windows.h"

#include "fstream.h"

#include "string"

#include "conio.h"

#define MAX_BUFFER_NUM 10

#define INTE_PER_SEC 1000

#define MAX_THREAD_NUM 64

struct ThreadInfo

{

int serial;

char entity;

double delay;

int thread_request[MAX_THREAD_NUM];

int n_request;

};

CRITICAL_SECTION PC_Critical[MAX_BUFFER_NUM]; int Buffer_Critical[MAX_BUFFER_NUM]; ThreadInforThread_Info[MAX_BUFFER_NUM]; HANDLE empty_semaphore;

HANDLE h_mutex;

DWORD n_Thread = 0;

DWORD n_Buffer_or_Critical;

HANDLE h_Semaphore[MAX_THREAD_NUM];

void Produce (void *p);

void Consume (void *p);

bool IfInOtherRequest(int);

int FindProducePosition();

int FindBufferPosition(int);

int main(void)

{

DWORD wait_for_all;

ifstream inFile;

for (int i=0;i

Buffer_Critical[i] = -1;

for (int j=0;j

for (int k=0;k

Thread?_Info[j].thread_request[k] = -1;

Thread_Info[j].n_request = 0;

}

for (i=0;i

inFile.open("test.txt")

inFile>>n_Buffer_or_Critial;

inFile.get();

printf("输入文件是:\n")'

printf ("%d\n",(int )n_Buffer_or_Critial);

while(inFile){

inFile >> Thread_Info[n_Thread].serial;

inFile >> Thread_Info[n_Thread].entity;

inFile >> Thread_Info[n_Thread].delay;

char C ;

inFile.get(C);

while (C!'\n'&&!inFile.eof()){

inFile>>

Thread_Info[n_Thread].thread_request [Thread_Info[n_Thread].n_request++];

inFile.get(C);

}

n_Thread++;

}

for (j=0;j<(int)n_Thread;j++){

int Temp_serial = Thread__Info[j].serial;

char Temp_ entity= Thread__Info[j].entity;

double Temp_delay = Thread__Info[j].delay;

printf ("\n thread%2d%c%f",Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay);

int Temp_request = Thread_Info[j].n_request;

for (int k=0;k

printf("%d ",Thread_Info[j].thread_request[k]);

cout<

}

printf("\n\n");

empty_semaphore=CreateSemaphore(NULL,n_Buffer_or_Critical,n_Buffer_or_Critical,"semaphor e_for_empty");

h_mutex = CreateMutex(NULL,FALSE,"mutex_for_update");

for (j=0;j<(int)n_Thread;j++){

std::string lp = "semaphore_for_produce _";

int temp = j;

while(temp){

char c = (char)(temp%10);

lp+=c;

temp/=10;

}

h_Semaphore [j+1]=CreateSemaphore(NULL,0,n_Thread,lp.c_str());

for (i=0;i<(int)n_Thread;i++){

if(Thread_Info[i].entity == 'p')

h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Produce),

&(Thread_Info[i]),0,NULL);

else

h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE))(Consume),

&(Thread_Info[i]),0,NULL);

}

wait_for_all = WaitForMultipleObjects(n_Thread,h_Thread,TRUE,-1);

printf("\n\nALL producer and consumer have finished their work.\n");

printf ("Press any key to quit!\n");

_getch();

return 0;

}

bool IfInOtherRequest(int req)

{

for (int i=0;i

for (int j=0;j

if(Thread_Info[i].thread_request[j] == req)

return TRUE;

}

int FindProducePosition()

{

int EmptyPosition;

for(int i=0;i

if(Buffer_Critical[i] == -1){

EmptyPosition = i;

Buffer_Critical[i] == -2;

break;

}

return EmptyPosition;

}

int FindBufferPosition(int propos)

{

int Temppos;

for (int i=0;i

Temppos = i;

break;

}

return Temppos;

}

void produce(void*)

{

DWORD wait_for_semaphore,wait_for_mutex,m_delay;

int m_serial;

m_serial = ((ThreadInfo*)(p))-serial;

m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay *INTE_PER_SEC);

Sleep(m_delay);

printf ("producer %2d sends the produce require.\n",m_serial);

wait_for_semaphore= WaitForSingleObject(enpty_semaphore,-1);

wait_for_mutex = WaitForSingleObject(h_mutex,-1);

int producepos = FindProducePosition();

ReleaseMutex(h_mutex);

prientf("producer %2d begin to produce at position %2d.\n",m_serial,producepos);

Buffer_Critical[producepos]=m_serial;

printf("producer %2d finish producing :\n ",m_serial);

printf("position[%2d]:%3d \n",producepos,Buffer_Clitical [produce-pos]);

ReleaseSemaphore(h_Semaphore[m_serial],n_Thread,NULL);

}

void Consum(void*p)

{

DWORD wait_for_semaphore.m_delay;

int m_serial,m_requestNUM;

int m_thread_request[MAX_THREAD_NUM];

m_serial = ((ThreadInfo*)(p))->serial;

m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay*INTE_PER_SEC);

m_requestNum=((ThreadInfo*)(p))->n_request;

for (int i=0;ithread_request[i]);

sleep(m_delay);

for(i=0;i

printf("Consumer %2d request to consume %2d product\n",m_serial,m_thread_request[i]);

wait_for_semaphore= WaitForSingleObject(h_Semaphore[m_thread_request[i]],-1;

int Bufferpos= FindBufferPosition(m_thread_request[i]);

EnterCriticalSection(&PC_Critical[Bufferpos]);

printf "Consumer%2d begin to consum %2d product \n",m_serial,m_thread_request[i]);

((ThreadInfo*)(p))->thread_request[i]=-1;

if(!IfInOtherRequest(m_thread_request[i])){

Buffer_Critical[Bufferpos]= -1;

printf("Consumer%2d finish consuming %2d:\n",m_serial,m_thread_request[i]);

rtintf(" position [%2d]:%3d.\n",Bufferpos,Buffer_Critical[Buffer-pos]);

ReleaseSemaphore(empty_semaphore,1,NULL);

}

else{

printf ("Consumer %2d finish consuming product %2d\n",m_serial,m_thread_request[i]);

}

LeaveCriticalSection(&PC_Critical[Bufferpos]);

}

}

实验1:生产者消费者问题

福建农林大学金山学院实验报告 系(教研室):专业:计算机科学与技术年级: 实验课程:生产者与消费者实验姓名:学号: 实验室号:1#608 计算机号:实验时间:指导教师签字:成绩: 实验1:生产者消费者问题 一、实验目的 生产者消费者问题是操作系统中经典的同步和互斥问题。通过实验,要求学生掌握两者之间的同步信号量和互斥信号量的使用,更深刻了解临界资源、同步和互斥的概念。 二、实验要求 1.一组生产者通过一个具有N个缓冲区的缓冲池循环不断地向一组消费者提供产 品。 2.建一个队列, 队列的长度由n记录, 定义两个指针, 分别指向队列的头和尾消 费者从头指针读取数据,每读取一个数据把n--,生产者把数据写入尾指针, 每写入一个数据就n++,当n=N的时候生产者暂停写入数据。 3.注意:缓冲池队列,用互斥锁保护。 三、实验内容和原理 1.分别画出生产者和消费者的流程图

2.针对生产者和消费者问题,可以分为哪几种情况,使用了哪些原语?分别代表 什么意思?过程如何?阐述哪些进程之间存在同步,哪些进程之间存在互斥。 3.缓冲区是否为临界资源?是否可以循环使用?通过什么来实现?举例说明(可 画图) 四、实验环境 1. 硬件:PC机; 2. 软件:Windows操作系统、。 五、算法描述及实验步骤 #include <> #include const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 10; unsigned short ProductID = 0; unsigned short ConsumeID = 0;

unsigned short in = 0; unsigned short out = 0; int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER]; bool g_continue = true; HANDLE g_hMutex; HANDLE g_hFullSemaphore; HANDLE g_hEmptySemaphore; DWORD WINAPI Producer(LPVOID); DWORD WINAPI Consumer(LPVOID); int main() { g_hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); g_hFullSemaphore = CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL); g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL); const unsigned short PRODUCERS_COUNT = 3; const unsigned short CONSUMERS_COUNT = 1; const unsigned short THREADS_COUNT = PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT; HANDLE hThreads[PRODUCERS_COUNT]; DWORD producerID[CONSUMERS_COUNT]; DWORD consumerID[THREADS_COUNT]; for (int i=0;i

操作系统实验报告

操作系统实验报告 集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

实验二进程调度1.目的和要求 通过这次实验,理解进程调度的过程,进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略,进一步体会多道程序并发执行的特点,并分析具体的调度算法的特点,掌握对系统性能的评价方法。 2.实验内容 阅读教材《计算机操作系统》第二章和第三章,掌握进程管理及调度相关概念和原理。 编写程序模拟实现进程的轮转法调度过程,模拟程序只对PCB进行相应的调度模拟操作,不需要实际程序。假设初始状态为:有n个进程处于就绪状态,有m个进程处于阻塞状态。采用轮转法进程调度算法进行调度(调度过程中,假设处于执行状态的进程不会阻塞),且每过t个时间片系统释放资源,唤醒处于阻塞队列队首的进程。 程序要求如下: 1)输出系统中进程的调度次序; 2)计算CPU利用率。 3.实验环境 Windows操作系统、VC++6.0 C语言 4设计思想: (1)程序中进程可用PCB表示,其类型描述如下:

structPCB_type { intpid;//进程名 intstate;//进程状态 2——表示“执行”状态 1——表示“就绪”状态 0——表示“阻塞”状态 intcpu_time;//运行需要的CPU时间(需运行的时间片个数) } 用PCB来模拟进程; (2)设置两个队列,将处于“就绪”状态的进程PCB挂在队列ready中;将处于“阻塞”状态的进程PCB挂在队列blocked中。队列类型描述如下: structQueueNode{ structPCB_typePCB; StructQueueNode*next; } 并设全程量: structQueueNode*ready_head=NULL,//ready队列队首指针 *ready_tail=NULL,//ready队列队尾指 针

生产者消费者问题设计与实现

操作系统课程设计任务书

目录

1.选题背景 生产者消费者问题是研究多线程程序时绕不开的经典问题之一,它描述是有一块缓冲区作为仓库,生产者可以将产品放入仓库,消费者则可以从仓库中取走产品。解决生产者/消费者问题的方法可分为两类:(1)采用某种机制保护生产者和消费者之间的同步;(2)在生产者和消费者之间建立一个管道。第一种方式有较高的效率,并且易于实现,代码的可控制性较好,属于常用的模式。第二种管道缓冲区不易控制,被传输数据对象不易于封装等,实用性不强。因此本文只介绍同步机制实现的生产者/消费者问题。 同步问题核心在于:如何保证同一资源被多个线程并发访问时的完整性。常用的同步方法是采用信号或加锁机制,保证资源在任意时刻至多被一个线程访问。Java语言在多线程编程上实现了完全对象化,提供了对同步机制的良好支持。在Java中一共有四种方法支持同步,其中前三个是同步方法,一个是管道方法。 2.设计思路 .生产者—消费者问题是一种同步问题的抽象描述。 计算机系统中的每个进程都可以消费或生产某类资源。当系统中某一进程使用某一资源时,可以看作是消耗,且该进程称为消费者。 而当某个进程释放资源时,则它就相当一个生产者 3.过程论述 首先,生产者和消费者可能同时进入缓冲区,甚至可能同时读/写一个存储单元,将导致执行结果不确定。这显然是不允许的。所以,必须使生产者和消费者互斥进入缓冲区。即某时刻只允许一个实体(生产者或消费者)访问缓冲区,生产者互斥消费者和其他任何生产者。 其次,生产者不能向满的缓冲区写数据,消费者也不能在空缓冲区中取数据,即生产者与消费者必须同步。当生产者产生出数据,需要将其存入缓冲区之前,首先检查缓冲区中是否有“空”存储单元,若缓冲区存储单元全部用完,则生产者必须阻塞等待,直到消费者取走一个存储单元的数据,唤醒它。若缓冲区内有“空”存储单元,生产者需要判断此时是否有别的生产者或消费者正在使用缓冲区,若是有,则阻塞等待,否则,获得缓冲区的使用权,将数据存入缓冲区,释放缓冲区的使用权。消费者取数据之前,首先检查缓冲区中是否存在装有数据的存储单元,若缓冲区为“空”,则阻塞等待,否则,判断缓冲区是否正在被使用,

操作系统实验报告生产者消费者问题

操作系统课程设计 一.实验目标 完成N个生产者和M个消费者线程之间的并发控制,N、M不低于30,数据发送和接收缓冲区尺寸不小于20个(每个产品占据一个)。 其中生产者线程1、3、5、7、9生产的产品供所有奇数编号的消费者线程消费,只有所有奇数编号的消费者线程都消费后,该产品才能从缓冲区中撤销。 其中生产者线程2、4、6、8、10生产的产品所有偶数编号的消费者线程都可消费,任一偶数编号消费者线程消费该消息后,该产品都可从缓冲区中撤销。 其中11-20号生产者线程生产的产品仅供对应编号的消费者线程消费。 其他编号生产者线程生产的产品可由任意的消费者线程消费。 每个生产线程生产30个消息后结束运行。如果一个消费者线程没有对应的生产者线程在运行后,也结束运行。所有生产者都停止生产后,如果消费者线程已经

没有可供消费的产品,则也退出运行。 二.实验原理 2.1原理 生产者与消费者线程采用posix互斥锁机制进行互斥进入各自的代码段,只有采用互斥锁临界区代码段才可以不被打扰的执行;同步机制采用的是posix条件变量pthread_cond_wait和pthraed_cond_signal进行同步的。 线程间的通信采用的是共享内存机制。(注:所有的共享内存块是在进程里建立的,线程只需链接上各自的共享内存块即可,每一块共享内存的大小是100). 在这里共享内存设置成一个100的数组。 具体实施:(1)为1.3.5.7.9建立一个共享内存1号,1.3.5.7.9生产者线程生产的产品都放入这块共享内存缓冲区,所有奇数的消费者线程要消费的话,只需在消费者线程中链接上这块共享内存,就可以直接消费1.3.5.7.9生产者线程生产的产品。 (2)为2.4.6.8.10建立一块共享内存2号。2.4.6.8.10生产的产品都放入2号共享内存缓冲区,所有的偶数的消费者线程只要链接上2号缓冲区,就可以消费2.4.6.8.10生产的产品。当偶数消费者线程消费产品后,产品即可从缓冲区撤销,方法是在消费线程里将消费的产品在共享内存数组里置0。 (3)为11--20的每一对生产者消费者线程建立一块共享内存,编号11--20. 11--20号的消费者线程能链接各自的共享内存缓冲区或奇数或偶数共享内存缓冲区,即11--20号的生产者生产的产品只能被对应的消费者消费而11-20的奇数消费者可以消费缓冲区1的产品,偶数消费者可消费缓冲区2的产品。 (4)为21--30号的生产者消费者线程只建立一块共享内存21号,21--30号生产者生产的产品都放入21号缓冲区,所有的消费者线程只要链接上21号共享内存,就可以消费21--30号生产者生产的产品。 用于控制线程是否结束的方法是:设置一个全局变量t,在生产者线程里进行t++,在生产者线程里当t达到10时(注:为了很好的测试程序,本应该在生产者生产30个产品时菜结束线程,这里设置成了10),就break跳出while()循环,这样线程自然就终止。同样在消费者线程里,当t达到10时,这里不用t++,就跳出while()循环,消费者线程自然就终止。这样设计满足了,当生产者生产30个产品时就终止生产者线程,生产者线程终止消费者线程也得终止的要求。 生产者从文件so.txt读取数据进行生产,这个文件里的数据是一连串的字符从a--z的组合,没有空格或其他字符。文件内容的格式没有特殊要求。

操作系统生产者与消费者问题实验报告

《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Windows 2000/XP中基本的同步对象,掌握相关的API的使用方法。 3.了解Windows 2000/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Windows 2000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:Windows 2000/XP ②开发语言:VC++ 本实验是在Windows 2000+VC6.0环境下实现的,利用Windows SDK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Windows SDK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。 五、正文 1.程序结构图:

生产者消费者问题模拟实现(z)

生产者-消费者实验 1.1实验目的和要求 1.1.1实验目的 操作系统的基本控制和管理控制都围绕着进程展开,其中的复杂性是由于支持并发和并发机制而引起的。自从操作系统中引入并发程序设计后,程序的执行不再是顺序的,一个程序未执行完而另一个程序便已开始执行,程序外部的顺序特性消失,程序与计算不再一一对应。并发进程可能是无关的,也可能是交互的。然而,交互的进程共享某些变量,一个进程的执行可能会影响其他进程的执行结果,交互的并发进程之间具有制约关系、同步关系。其中典型模型便是生产者-消费者模型。 本实验通过编写和调试生产者-消费者模拟程序,进一步认识进程并发执行的实质,加深对进程竞争关系,协作关系的理解,掌握使用信号量机制与P、V操作来实现进程的同步与互斥。 1.1.2实验要求 1.用高级语言编写一个程序,模拟多个生产者进程和多个消费者进程并发执行,并采用信号量机制与P、V操作实现进程间同步与互斥。 2.撰写实验报告,报告应包含以下内容: (1)实验目的; (2)实验内容; (3)设计思路; (4)程序流程图; (5)程序中主要数据结构和函数说明; (6)带注释的源程序代码; (7)程序运行结果及分析; (8)实验收获与体会。 1.2预备知识 1.2.1生产者—消费者问题 生产者—消费者问题表述如下:如图3.1所示,有n个生产者和m个消费者,连接在具

有k个单位缓冲区的有界环状缓冲上,故又称有界缓冲问题。生产者不断生成产品,只要缓冲区未满,生产者进程pi所生产的产品就可投入缓冲区;类似的,只要缓冲区非空,消费者进程cj就可以从缓冲区取走并消耗产品。 图 3.1 生产者—消费者问题示意图 著名的生产者—消费者问题(producer-consumer problem)是计算机操作系统中并发进程内在关系的一种抽象,是典型的进程同步问题。在操作系统中,生产者进程可以是计算进程、发送进程,而消费者进程可以是打印进程、接收进程等,解决好生产者—消费者问题就解决了一类并发进程的同步问题。 操作系统实现进程同步的机制称为同步机制,它通常由同步原语组成。不同的同步机制采用不同的同步方法,迄今已设计出多种同步机制,本实验采用最常用的同步机制:信号量及PV操作。 1.2.2信号量与PV操作 1965年,荷兰计算机科学家E.W.Dijkstra提出新的同步工具——信号量和PV操作,他将交通管制中多种颜色的信号灯管理方法引入操作系统,让多个进程通过特殊变量展开交互。一个进程在某一关键点上被迫停止直至接收到对应的特殊变量值,通过这一措施任何复杂的进程交互要求均可得到满足,这种特殊变量就是信号量(semaphore)。为了通过信号量传送信号,进程可利用P和V两个特殊操作来发送和接收信号,如果协作进程的相应信号仍未到达,则进程被挂起直至信号到达为止。 在操作系统中用信号量表示物理资源的实体,它是一个与队列有关的整型变量。具体实现时,信号量是一种变量类型,用一个记录型数据结构表示,有两个分量:一个是信号量的值,另一个是信号量队列的指针。信号量在操作系统中主要用于封锁临界区、进程同步及维护资源计数。除了赋初值之外,信号量仅能由同步原语PV对其操作,不存在其他方法可以检查或操作信号量,PV操作的不可分割性确保执行的原子性及信号量值的完整性。利用信号量和PV操作即可解决并发进程竞争问题,又可解决并发进程协作问题。 信号量按其用途可分为两种:公用信号量,联系一组并发进程,相关进程均可在此信号量上执行PV操作,用于实现进程互斥;私有信号量,联系一组并发进程,仅允许此信号量所拥有的进程执行P操作,而其他相关进程可在其上执行V操作,初值往往为0或正整数,多用于并发进程同步。

生产者与消费者实验报告

生产者和消费者实验报告 【实验目的】 1.加深对进程概念的理解,明确进程和程序的区别。 2.进一步认识并发执行的实质。 3.验证用信号量机制实现进程互斥的方法。 4.验证用信号量机制实现进程同步的方法。 【实验要求】 用c语言编程搭建“生产者和消费者”经典进程通信问题的环境。要求程序运行时,按任意键停止,显示当前系统的各个参数的值。提交实验报告,以及相关程序列表。打包成附件上传。 【实验环境】 Visual C++6.0 【实验内容】 1.了解经典同步问题“生产者和消费者” 生产者与消费者可以通过一个环形缓冲池联系起来,环形缓冲池由几个大小相等的缓冲块组成,每个缓冲块容纳一个产品。每个生产者可不断地每次往缓冲池中送一个生产产品,而每个消费者则可不断地每次从缓冲池中取出一个产品。指针i和指针j分别指出当前的第一个空缓冲块和第一个满缓冲块。 2.分析和理解 (1)既存在合作同步问题,也存在临界区互斥问题 合作同步:当缓冲池全满时,表示供过于求,生产者必须等待,同时唤醒消费者;当缓冲池全空时,表示供不应求,消费者应等待,同时唤醒生产者。 互斥:缓冲池显然是临界资源,所在生产者与消费都要使用它,而且都要改变它的状态。 (2)基于环形缓冲区的生产者与消费者关系形式描述: 公用信号量mutex:初值为1,用于实现临界区互斥 生产者私用信号量empty:初值为n,指示空缓冲块数目 消费者私用信号量full:初值为0,指示满缓冲块数目 整型量i和j初值为0,i指示首空缓冲块序号,j指示首满缓冲块序号 (3)PV原语 var mutex,empty,full:semaphore; i,j:integer;buffer:array[0...n-1] of item; i:=j:=1; Procedure producer; begin while true do begin

操作系统实验指导_源码参考资料

华东交通大学 软件学院 操作系统实验报告 专业: 计算机科学与技术 姓名: 林庆达 学号: 3103005138 2005-6

试验一进程调度 一、实验目的: 编写和调试一个进程调度程序,以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。 二、实验内容:以两种典型算法为例说明实现的算法 (一)、最高优先数优先的调度算法 1、实验原理 进程调度算法:采用最高优先数优先 的调度算法(即把处理机分配给优先数最 高的进程)和先来先服务算法。 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 程名、优先数、到达时间、需要运行时间、 已用CPU时间、进程状态等等。 进程的优先数及需要的运行时间可以 事先人为地指定(也可以由随机数产生)。 进程的到达时间为进程输入的时间。 进程的运行时间以时间片为单位进 行计算。 每个进程的状态可以是就绪W (Wait)、运行R(Run)、或完成F(Finish) 三种状态之一。 就绪进程获得CPU后都只能运行一 个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。 如果运行一个时间片后,进程的已占 用CPU时间已达到所需要的运行时间, 则撤消该进程,如果运行一个时间片后进 程的已占用CPU时间还未达所需要的运 行时间,也就是进程还需要继续运行,此 时应将进程的优先数减1(即降低一级), 然后把它插入就绪队列等待CPU。 每进行一次调度程序都打印一次运 行进程、就绪队列、以及各个进程的PCB, 以便进行检查。 重复以上过程,直到所有进程都完成为止。 2、源代码: #include "stdio.h" #include #include #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) #define NULL 0

1实验1:生产者消费者问题

1实验1:生产者消费者问 题 -标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

福建农林大学金山学院实验报告 系(教研室):专业:计算机科学与技术年级: 实验课程:生产者与消费者实验姓名:学号: 实验室号:1#608 计算机号:实验时间:指导教师签字:成绩: 实验1:生产者消费者问题 一、实验目的 生产者消费者问题是操作系统中经典的同步和互斥问题。通过实验,要求学生掌握两者之间的同步信号量和互斥信号量的使用,更深刻了解临界资源、同步和互斥的概念。 二、实验要求 1.一组生产者通过一个具有N个缓冲区的缓冲池循环不断地向一组消费者提供 产品。 2.建一个队列, 队列的长度由n记录, 定义两个指针, 分别指向队列的头和尾消费 者从头指针读取数据,每读取一个数据把n--,生产者把数据写入尾指针, 每写 入一个数据就n++,当n=N的时候生产者暂停写入数据。 3.注意:缓冲池队列,用互斥锁保护。 三、实验内容和原理 1.分别画出生产者和消费者的流程图

2.针对生产者和消费者问题,可以分为哪几种情况,使用了哪些原语分别代表什 么意思过程如何阐述哪些进程之间存在同步,哪些进程之间存在互斥。 3.缓冲区是否为临界资源是否可以循环使用通过什么来实现举例说明(可画图) 四、实验环境 1. 硬件:PC机; 2. 软件:Windows操作系统、。 五、算法描述及实验步骤 #include <> #include const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 10; unsigned short ProductID = 0; unsigned short ConsumeID = 0; unsigned short in = 0;

操作系统实验报告

操作系统实验报告 实验名称: 系统的引导 所在班级: 指导老师: 老师 实验日期: 2014年3 月29 日

一、实验目的 ◆熟悉hit-oslab实验环境; ◆建立对操作系统引导过程的深入认识; ◆掌握操作系统的基本开发过程; ◆能对操作系统代码进行简单的控制,揭开操作系统的神秘面纱。 二、实验容 1. 阅读《Linux核完全注释》的第6章引导启动程序,对计算机和Linux 0.11的引导过程进行初步的了解。 2. 按照下面的要求改写0.11的引导程序bootsect.s。 3. 有兴趣同学可以做做进入保护模式前的设置程序setup.s。 4. 修改build.c,以便可以使用make BootImage命令 5. 改写bootsect.s主要完成如下功能: bootsect.s能在屏幕上打印一段提示信息XXX is booting...,其中XXX是你给自己的操作系统起的名字,例如LZJos、Sunix等。 6. 改写setup.s主要完成如下功能: bootsect.s能完成setup.s的载入,并跳转到setup.s开始地址执行。而setup.s 向屏幕输出一行"Now we are in SETUP"。setup.s能获取至少一个基本的硬件参数(如存参数、显卡参数、硬盘参数等),将其存放在存的特定地址,并输出到屏幕上。setup.s不再加载Linux核,保持上述信息显示在屏幕上即可。 三、实验环境

本实验使用的系统是windows系统或者是Linux系统,需要的材料是osexp。 四、实验步骤 1. 修改bootsect.s中的提示信息及相关代码; 到osexp\Linux-0.11\boot目录下会看到图1所示的三个文件夹,使用UtraEdit 打开该文件。将文档中的98行的mov cx,#24修改为mov cx,#80。同时修改文档中的第246行为图2所示的情形。 图1图2 图3 2. 在目录linux-0.11\boot下,分别用命令as86 -0 -a -o bootsect.obootsect.s和 ld86 -0 -s -obootsectbootsect.o编译和bootsect.s,生成bootsect文件; 在\osexp目录下点击MinGW32.bat依此输入下面的命令: cd linux-0.11 cd boot as86 -0 -a -o bootsect.obootsect.s ld86 -0 -s -o bootsectbootsect.o

操作系统实验报告

操作系统实验报告 学生学院计算机学院 专业班级计算机科学与技术3班学号3213005910 学生姓名林虹 指导教师丁国芳 2015 年12月15 日

目录 1 实验一进程调度 (1) 2 实验二银行家算法 (16) 3 实验三动态分区分配方式的模拟 (20) 4 实验四仿真各种磁盘调度算法 (26)

实验一进程调度 1. 实验目的 编写并调试一个模拟的进程调度程序,分别采用“短进程优先”、“时间片轮转”、“高响应比优先”调度算法对随机产生的五个进程进行调度,并比较算法的平均周转时间。以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。 2. 实验要求 1.每个进程由一个进程控制块(PCB)表示,进程控制块可以包含如下信息:进程 名、优先数(响应比)、到达时间、需要运行时间(进程的长度)、已运行时间、进 程状态等等(可以根据需要自己设定)。 2.由程序自动生成进程(包括需要的数据,要注意数据的合理范围),第一个进程到 达时间从0开始,其余进程到达时间随机产生。 3.采用时间片轮转调度算法时,进程的运行时间以时间片为单位进行计算。 4.每个进程的状态可以是就绪W(Wait)、运行R(Run)、或完成F(Finish)三种 状态之一。 5.每进行一次调度,程序都要输出一次运行结果:正在运行的进程、就绪队列中的进 程、完成的进程以及各个进程的PCB,以便进行检查。 6.最后计算各调度算法的平均周转时间,并进行比较、分析。 3. 实验内容 a.算法原理 (1)短进程优先调度算法 “短进程优先”调度算法的基本思想是把CPU分配给就绪队列中需要时间最短的进程。 (2)时间片轮转算法 将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则,排成一个队列。每次调度时将CPU 分派给队首进程,让其执行一个时间片。时间片的长度从几个ms到几百ms。在一个时间片结束时,发生时钟中断。调度程序据此暂停当前进程的执行,将其送到就绪队列的末尾,并通过上下文切换执行当前的队首进程。进程可以未使用完一个时间片,就出让CPU。 (3)高响应比优先算法 HRRN调度策略同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短,从中选出响应比最高的作业投入执行。 每个作业完成后要打印该作业的开始运行时刻、完成时刻、周转时间和带权周转时间,这一组作业完成后要计算并打印这组作业的平均周转时间、带权平均周转时间。

架构设计:生产者消费者模式

架构设计:生产者/消费者模式 为了方便阅读,把本系列帖子的目录整理如下: 0、概述 1、如何确定数据单元 2、队列缓冲区 3、环形缓冲区 4、双缓冲区

[0]:概述 今天打算来介绍一下“生产者/消费者模式”,这玩意儿在很多开发领域都能派上用场。由于该模式很重要,打算分几个帖子来介绍。今天这个帖子先来扫盲一把。如果你对这个模式已经比较了解,请跳过本扫盲帖,直接看下一个帖子(关于该模式的具体应用)。 看到这里,可能有同学心中犯嘀咕了:在四人帮(GOF)的23种模式里面似乎没听说过这种嘛!其实GOF那经典的23种模式主要是基于OO的(从书名《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》就可以看出来)。而Pattern实际上即可以是OO的Pattern,也可以是非OO的Pattern的。 ★简介 言归正传!在实际的软件开发过程中,经常会碰到如下场景:某个模块负责产生数据,这些数据由另一个模块来负责处理(此处的模块是广义的,可以是类、函数、线程、进程等)。产生数据的模块,就形象地称为生产者;而处理数据的模块,就称为消费者。 单单抽象出生产者和消费者,还够不上是生产者/消费者模式。该模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间,作为一个中介。生产者把数据放入缓冲区,而消费者从缓冲区取出数据。大概的结构如下图。

为了不至于太抽象,我们举一个寄信的例子(虽说这年头寄信已经不时兴,但这个例子还是比较贴切的)。假设你要寄一封平信,大致过程如下: 1、你把信写好——相当于生产者制造数据 2、你把信放入邮筒——相当于生产者把数据放入缓冲区 3、邮递员把信从邮筒取出——相当于消费者把数据取出缓冲区 4、邮递员把信拿去邮局做相应的处理——相当于消费者处理数据 ★优点 可能有同学会问了:这个缓冲区有什么用捏?为什么不让生产者直接调用消费者的某个函数,直接把数据传递过去?搞出这么一个缓冲区作甚? 其实这里面是大有讲究的,大概有如下一些好处。 ◇解耦 假设生产者和消费者分别是两个类。如果让生产者直接调用消费者的某个方法,那么生产者对于消费者就会产生依赖(也就是耦合)。将来如果消费者的代码发生变化,可能会影响到生产者。而如果两者都依赖于某个缓冲区,两者之间不直接依赖,耦合也就相应降低了。

操作系统生产者消费者问题实验报告

实验报告二 实验名称:一、生产者-消费者问题的多线程解决方案 二、设计一个执行矩阵乘法的多线程程序 日期:2015-10-22 班级:13级计科学号:姓名: 一、实验目的 1.掌握线程的同步与互斥 2.掌握生产者消费者的实现问题 3.掌握多线程的编程方法 4.掌握矩阵乘法的基本计算原理以及实现 二、实验内容 1.生产者-消费者问题的多线程解决方案 2.设计一个执行矩阵乘法的多线程程序 三、项目要求与分析 1.请查阅资料,掌握线程创建的相关知识以及矩阵乘法的相关知识,了解java语言程序编写的相关知识 2.理解线程的实验步骤 在本次试验中,以“生产者-消费者”模型为依据,提供了一个多线程的“生产者-消费者”实例,编写java代码调试运行结果,得出相应的结论。 理解矩阵乘法的实验步骤 四、具体实现 1.生产者-消费者实例 (1)创建一个缓冲信息发送接收通道接口,并创建邮箱盒子类实现,主要代码如下: ength; j++) { ength; j++)

{ " "); } ""); } ""); } (1)创建多线程类,并实现Runnable接口同步对矩阵进行分行计算,主要代码如下: etName()+"\t开始计算第 "+(task+1)+"行"); for(int i=0; i<; i++) { for(int j=0; j<; j++) { [task][i] += [task][j] * [j][i]; } } } ; } (2)通过不断改变矩阵大小,线程数目,,调试程序,运行结果: 五、所遇问题与解决方法 1.在生产者-消费者多线程试验中,刚开始没有考虑到使用线程睡眠,运行结 果速度之快,没法观看数据变化,后面定义了睡眠控制,使得问题得以解决2.在多线程矩阵开发实验中,刚开始定义矩阵太小,测试结果不太明显,后面 通过把矩阵改大,并且线程数目不断变化使得结果明显。 六、实验总结 深刻了解了生产者消费者多线程,进一步理解了“生产者-消费者”模型。同时也掌握了一些java编程语言相关知识。多线程矩阵实验中,发现矩阵小时,线程越少,运行时间越长;而矩阵过大时,线程数量与运行时间成反比。

实验报告五 生产者和消费者问题

实验报告五 ——生产者和消费者问题 姓名:丛菲学号:20100830205 班级:信息安全二班一、实习内容 ?1、模拟操作系统中进程同步和互斥 ?2、实现生产者和消费者问题的算法实现 二、实习目的 ?1、熟悉临界资源、信号量及PV操作的定义与物理意义 ?2、了解进程通信的方法 ?3、掌握进程互斥与进程同步的相关知识 ?4、掌握用信号量机制解决进程之间的同步与互斥问题 ?5、实现生产者-消费者问题,深刻理解进程同步问题 三、实习题目 ?在Linux操作系统下用C实现经典同步问题:生产者—消费者,具体要求如下: (1)一个大小为10的缓冲区,初始状态为空。 (2)2个生产者,随机等待一段时间,往缓冲区中添加数据,若缓冲区已满,等待消 费者取走数据之后再添加,重复10次。 (3)2个消费者,随机等待一段时间,从缓冲区中读取数据,若缓冲区为空,等待生 产者添加数据之后再读取,重复10次。 ?提示 本实验的主要目的是模拟操作系统中进程同步和互斥。在系统进程并发执行异步推进的过程中,由于资源共享和进程间合作而造成进程间相互制约。进程间的相互制约有两种不同的方式。 (1)间接制约。这是由于多个进程共享同一资源(如CPU、共享输入/输出设备)而引起的,即共享资源的多个进程因系统协调使用资源而相互制约。 (2)直接制约。只是由于进程合作中各个进程为完成同一任务而造成的,即并发进程各自的执行结果互为对方的执行条件,从而限制各个进程的执行速度。 生产者和消费者是经典的进程同步问题,在这个问题中,生产者不断的向缓冲区中写入数据,而消费者则从缓冲区中读取数据。生产者进程和消费者对缓冲区的操作是互斥,即当前只能有一个进程对这个缓冲区进行操作,生产者进入操作缓冲区之前,先要看缓冲区是否已满,如果缓冲区已满,则它必须等待消费者进程将数据取出才能写入数据,同样的,消费者进程从缓冲区读取数据之前,也要判断缓冲

操作系统实验报告

操作系统实验报告 银行家算法 班级:计算机()班 姓名:李君益 学号:(号) 提交日期: 指导老师: 林穗 一、设计题目 加深了解有关资源申请、避免死锁等概念,并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 要求编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序,观察死锁产生的条件,并采用银行家算法,有效的防止和避免死锁的发生。 二、设计要求

内容: 编制银行家算法通用程序,并检测思考题中所给状态的安全性。 要求: (1)下列状态是否安全?(三个进程共享个同类资源) 进程已分配资源数最大需求数 (状态) (状态) (2)考虑下列系统状态 分配矩阵最大需求矩阵可用资源矩阵 问系统是否安全?若安全就给出所有的安全序列。若进程请求(),可否立即分配? 三、设计分析 一.关于操作系统的死锁 .死锁的产生 计算机系统中有许多独占资源,他们在任一时刻只能被一个进程使用,如磁带机,绘图仪等独占型外围设备,或进程表,临界区等软件资源。两个进程同时向一台打印机输出将导致一片混乱,两个进程同时进入临界区将导致数据库错误乃至程序崩溃。正因为这些原因,所有操作系统都具有授权一个进程独立访问某一辞源的能力。一个进程需要使用独占型资源必须通过以下的次序: ●申请资源 ●使用资源 ●归还资源 若申请施资源不可用,则申请进程进入等待状态。对于不同的独占资源,进程等待的方式是有差别的,如申请打印机资源、临界区资源时,申请失败将一位这阻塞申请进程;而申请打开文件文件资源时,申请失败将返回一个错误码,由申请进程等待一段时间之后重试。只得指出的是,不同的操作系统对于同一种资源采取的等待方式也是有差异的。 在许多应用中,一个进程需要独占访问多个资源,而操作系统允许多个进程并发执行共享系统资源时,此时可能会出现进程永远被阻塞的现象。这种现象称为“死锁”。 2.死锁的定义 一组进程处于死锁状态是指:如果在一个进程集合中的每个进程都在等待只能由该集合中的其他一个进程才能引发的时间,则称一组进程或系统此时发生了死锁。 .死锁的防止 .死锁产生的条件: ●互斥条件

操作系统实验报告生产者与消费者问题模拟

操作系统上机实验报告 实验名称: 生产者与消费者问题模拟 实验目的: 通过模拟生产者消费者问题理解进程或线程之间的同步与互斥。 实验内容: 1、设计一个环形缓冲区,大小为10,生产者依次向其中写入1到20,每个缓冲区中存放一个数字,消费者从中依次读取数字。 2、相应的信号量; 3、生产者和消费者可按如下两种方式之一设计; (1)设计成两个进程; (2)设计成一个进程内的两个线程。 4、根据实验结果理解信号量的工作原理,进程或线程的同步\互斥关系。 实验步骤及分析: 一.管道 (一)管道定义 所谓管道,是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者—消费者方式进行通信的一个共享文件,又称为pipe文件。由写进程从管道的写入端(句柄1)将数据写入管道,而读进程则从管道的读出端(句柄0)读出数据。(二)所涉及的系统调用 1、pipe( ) 建立一无名管道。 系统调用格式 pipe(filedes) 参数定义 int pipe(filedes); int filedes[2]; 其中,filedes[1]是写入端,filedes[0]是读出端。 该函数使用头文件如下: #include #inlcude #include 2、read( ) : 系统调用格式 read(fd,buf,nbyte) 功能:从fd所指示的文件中读出nbyte个字节的数据,并将它们送至由指针buf 所指示的缓冲区中。如该文件被加锁,等待,直到锁打开为止。 参数定义:

int read(fd,buf,nbyte); int fd; char *buf; unsigned nbyte; 3、write( ) 系统调用格式 read(fd,buf,nbyte) 功能:把nbyte 个字节的数据,从buf所指向的缓冲区写到由fd所指向的文件中。如文件加锁,暂停写入,直至开锁。 参数定义同read( )。 (三)参考程序 #include #include #include int pid1,pid2; main( ) { int fd[2]; char outpipe[100],inpipe[100]; pipe(fd); /*创建一个管道*/ while ((pid1=fork( ))==-1); if(pid1==0) { lockf(fd[1],1,0); /*把串放入数组outpipe中*/ sprintf(outpipe,child 1 is using pipe!); /* 向管道写长为50字节的串*/ write(fd[1],outpipe,50); sleep(5); /*自我阻塞5秒*/ lockf(fd[1],0,0); exit(0); } else { while((pid2=fork( ))==-1); if(pid2==0) { lockf(fd[1],1,0); /*互斥*/ sprintf(outpipe,child 2 is using pipe!); write(fd[1],outpipe,50); sleep(5); lockf(fd[1],0,0);

操作系统实验报告1

操作系统 实验报告 班号:1303107 学号:1130310726 姓名:蔡鹏

1.请简述head.s 的工作原理。 head.s实在32位保护模式下运行的。我认为这段程序主要包括两个部分:1.初始化设置。2.任务执行与切换。 初始设置主要包括了:1.设置GDT表2.设置系统定时芯片3. 设置IDT表(0x08时钟中断和0x80系统调用中断)4.切换到任务0执行 任务切换和执行包括了:1.任务0和任务1 , 2.时钟中断, 3.系统中断 两个任务的在LDT中代码段和数据段描述符的内容都设置为:基地址0x0000;段限长值为0x03ff,实际段长度为4MB。因此在线性地址空间中这个?内核?的代码和数据段与任务的代码和数据段都从线性地址0开始并且由于没有采用分页机制,所以他们都直接对应物理地址0开始处。 为了每隔10毫秒切换运行的任务,head.s程序中把定时器芯片8253的通道0设置成每隔10毫秒就向中断控制芯片8259A发送一个时钟中断请求信号。PC机的ROM BIOS开机时已经在8259A中把时钟中断请求信号设置成中断向量8,因此我们需要在中断8的处理过程中执行任务切换操作。任务切换的实现是查看current变量中的当前运行的任务号,如果为0,就利用任务1的TSS选择符作为操作数执行远跳转指令,从而切换到任务1中,否则反之。

每个任务在执行时,会首先把一个字符的ASCII码放入寄存器AL中,然后调用系统中断调用int 0x80,而该系统调用处理过程则会调用一个简单的字符写屏子程序,把寄存器AL中的字符显示在屏幕上,同时把字符显示的屏幕的下一个位置记录下来,作为下一次显示字符用。在显示过一个字符后,任务代码会使用循环语句延迟一段时间,然后又跳转到任务代码开始处继续循环执行,直到运行了10毫秒而发生了定时中断,从而代码会切换到另一个任务执行。对于任务A,寄存器AL中始终存放字符‘A’,而任务B运行时AL中始终存放字符‘B’。因此程序运行时我们将看到一连串的‘A’和一连串的‘B’间隔的连续不断的显示在屏幕上。若出现了一个‘C’,是由于PC机偶然产生了一个不是时钟中断和系统调用中断的其他中断。因为我们已经在程序中给所有其他中断安装了一个默认中断处理程序。当出现一个其他中断时,系统就会运行这个中断处理程序,于是就会在屏幕上显示一个‘C’,然后退出中断。 4.请记录head.s 的内存分布状况,写明每个数据段,代码段,栈段 的起始与终止的内存地址。

计算机操作系统内存分配实验源代码

#include #include #define OK 1 //完成 #define ERROR 0 //出错 typedef int Status; typedef struct free_table//定义一个空闲区说明表结构{ int num; //分区序号 long address; //起始地址 long length; //分区大小 int state; //分区状态 }ElemType; typedef struct Node// 线性表的双向链表存储结构 { ElemType data; struct Node *prior; //前趋指针 struct Node *next; //后继指针 }Node,*LinkList; LinkList first; //头结点 LinkList end; //尾结点 int flag;//记录要删除的分区序号 Status Initblock()//开创带头结点的内存空间链表 { first=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); end=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); first->prior=NULL; first->next=end; end->prior=first; end->next=NULL; end->data.num=1; end->data.address=40; end->data.length=600; end->data.state=0; return OK; } void sort()//分区序号重新排序 { Node *p=first->next,*q;

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