《操作系統(tǒng)》課程設(shè)計說明書-用多線程同步方法解決生產(chǎn)者－消費者問題.doc

目錄目錄.1用多線程同步方法解決生產(chǎn)者消費者問題.31.設(shè)計題目與要求.31.1設(shè)計題目.31.2設(shè)計要求.32.設(shè)計思想及系統(tǒng)平臺.32.1設(shè)計思想.32.2系統(tǒng)平臺及使用語言.33.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模塊說明.44.源程序清單.75.運行結(jié)果與運行情況.126.調(diào)試過程.錯誤!未定義書簽。7.總結(jié).16本科生課程設(shè)計成績評定表.18操作系統(tǒng)課程設(shè)計說明書2課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：工作單位：計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院題目:用多線程同步方法解決生產(chǎn)者消費者問題(Producer-ConsumerProblem)初始條件：1操作系統(tǒng)：Linux2程序設(shè)計語言：C語言3有界緩沖區(qū)內(nèi)設(shè)有20個存儲單元，其初值為0。放入取出的數(shù)據(jù)項按增序設(shè)定為120這20個整型數(shù)。要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1技術(shù)要求：1）為每個生產(chǎn)者消費者產(chǎn)生一個線程，設(shè)計正確的同步算法2）每個生產(chǎn)者和消費者對有界緩沖區(qū)進行操作后，即時顯示有界緩沖區(qū)的當(dāng)前全部內(nèi)容、當(dāng)前指針位置和生產(chǎn)者消費者線程的自定義標(biāo)識符。3）生產(chǎn)者和消費者各有兩個以上。4）多個生產(chǎn)者或多個消費者之間須共享對緩沖區(qū)進行操作的函數(shù)代碼。2設(shè)計說明書內(nèi)容要求：1)設(shè)計題目與要求2)總的設(shè)計思想及系統(tǒng)平臺、語言、工具等。3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模塊說明（功能與流程圖）4）給出用戶名、源程序名、目標(biāo)程序名和源程序及其運行結(jié)果。（要注明存儲各個程序及其運行結(jié)果的主機IP地址和目錄。）5）運行結(jié)果與運行情況（提示:(1)有界緩沖區(qū)可用數(shù)組實現(xiàn)。(2)編譯命令可用：cc-lpthread-o目標(biāo)文件名源文件名(3)多線程編程方法參見附件。）3.調(diào)試報告：1)調(diào)試記錄2)自我評析和總結(jié)上機時間安排：18周一五08：012：00指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日操作系統(tǒng)課程設(shè)計說明書3用多線程同步方法解決生產(chǎn)者消費者問題1.設(shè)計題目與要求1.1設(shè)計題目解決生產(chǎn)者消費者（Bounded-BufferProblem）問題1.2設(shè)計要求1)每個生產(chǎn)者和消費者對有界緩沖區(qū)進行操作后，即時顯示有界緩沖區(qū)的全部內(nèi)容、當(dāng)前指針位置和生產(chǎn)者消費者線程的標(biāo)識符。2)生產(chǎn)者和消費者各有兩個以上。3)多個生產(chǎn)者或多個消費者之間須共享對緩沖區(qū)進行操作的函數(shù)代碼。2.設(shè)計思想及系統(tǒng)平臺2.1設(shè)計思想生產(chǎn)者進程與消費者進程是經(jīng)典的同步互斥關(guān)系。系統(tǒng)創(chuàng)建兩類進程：proceducer()和consumer()，分別用來描述生產(chǎn)者和消費者的行為。生產(chǎn)者與消費者問題是指若干進程通過循環(huán)緩沖池區(qū)交換數(shù)據(jù)。生產(chǎn)者進程不斷向循環(huán)緩沖池區(qū)中寫入數(shù)據(jù)（即生產(chǎn)數(shù)據(jù)），而消費者進程不斷從循環(huán)緩沖池區(qū)中讀出數(shù)據(jù)（即消費數(shù)據(jù)）。循環(huán)緩沖池共有N個緩沖區(qū)，緩沖區(qū)可以暫存一個產(chǎn)品，任何時刻只能有一個進程可以對循環(huán)緩沖池進行操作。只要緩沖區(qū)未滿，生產(chǎn)者就可以把產(chǎn)品送入緩沖區(qū)；只要緩沖區(qū)未空，消費者就可以從緩沖區(qū)中取走物品。為了解決生產(chǎn)者和消費者問題，應(yīng)該設(shè)置信號量和變量如下：full：滿緩沖區(qū)資源信號量，初值為0；empty：空緩沖區(qū)資源信號量，初值為n；in：生產(chǎn)者指針，初值均為0；out：消費者指針，均為0；mutex：緩沖區(qū)操作的互斥信號量，初值為1利用互斥信號量mutex實現(xiàn)諸進程對緩沖池的互斥使用，利用信號量empty和full分別表示緩沖池中空緩沖池和滿緩沖區(qū)的數(shù)量。操作系統(tǒng)課程設(shè)計說明書42.2系統(tǒng)平臺及使用語言1）操作系統(tǒng)：Linux2）程序設(shè)計語言：C語言3）編譯器：GCC3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模塊說明3.1程序自定義函數(shù)1、voidproduce(structsem_info*)；這個函數(shù)是生產(chǎn)者進行的生產(chǎn)過程，為所有的生產(chǎn)者所共享。結(jié)構(gòu)體指針用來接收生產(chǎn)者線程創(chuàng)建時傳來的生產(chǎn)者的個人信息。2、voidconsumer(structsem_info*)；這個函數(shù)是消費者進行的生產(chǎn)過程，為所有的消費者所共享。結(jié)構(gòu)體指針用來接收消費者線程創(chuàng)建時傳來的消費者的個人信息。3、voidsetproduce(void)；這個函數(shù)是用來設(shè)置生產(chǎn)者的個數(shù)和他們的名字。4、voidsetconsumer(void)；這個函數(shù)是用來設(shè)置消費者的個數(shù)和他們的名字。5、voidactivepthread(int)；這個函數(shù)是用來創(chuàng)建生產(chǎn)者線程，int型參數(shù)為生產(chǎn)者的個數(shù)。6、voidactivecthread(int)；這個函數(shù)是用來創(chuàng)建生產(chǎn)者線程，int型參數(shù)為生產(chǎn)者的個數(shù)。7、intgettime(void)；這個函數(shù)返回來一個整數(shù)，作為線程的sleep()函數(shù)的參數(shù)。8、voidmyscanf(void)；這個函數(shù)用來獲取設(shè)置生產(chǎn)者和消費者的個數(shù)時的整數(shù)，確保這個數(shù)字在0到MAX_BUFFER之間。3.2系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用線程