模擬PV操作同步機(jī)構(gòu),且用PV操作解決生產(chǎn)者——消費(fèi)者問題

1、實(shí)驗(yàn)四：同步機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)報告學(xué) 院： 專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號：一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：模擬實(shí)現(xiàn)用同步機(jī)構(gòu)避免發(fā)生進(jìn)程執(zhí)行時可能出現(xiàn)的與時間有關(guān)的錯誤。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模哼M(jìn)程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行的過程，進(jìn)程是并發(fā)執(zhí)行的，也即系統(tǒng)中的多個進(jìn)程輪流地占用處理器運(yùn)行。我們把若干個進(jìn)程都能進(jìn)行訪問和修改的那些變量稱為公共變量。由于進(jìn)程是并發(fā)地執(zhí)行的，所以，如果對進(jìn)程訪問公共變量不加限制，那么就會產(chǎn)生“與時間有關(guān)”的錯誤，即進(jìn)程執(zhí)行后所得到的結(jié)果與訪問公共變量的時間有關(guān)。為了防止這類錯誤，系統(tǒng)必須要用同步機(jī)構(gòu)來控制進(jìn)程對公共變量的訪問。一般說，同步機(jī)構(gòu)是由若干條原語同步原語所組成。本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生模擬PV操作同步

2、機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，模擬進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行，了解進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時同步機(jī)構(gòu)的作用。三、實(shí)驗(yàn)題目：模擬PV操作同步機(jī)構(gòu)，且用PV操作解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問題。四、此次用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識如下： typedef struct Pcb char name10; /進(jìn)程名char state10; /運(yùn)行狀態(tài)char reason10; /若阻塞，其原因int breakp; /斷點(diǎn)保護(hù)struct Pcb *next; /阻塞時的順序進(jìn)程名狀態(tài)等待原因斷點(diǎn)后繼進(jìn)程 Pcb,*link; 進(jìn)程控制塊結(jié)構(gòu) 定義兩個進(jìn)程： link p1;/生產(chǎn)者進(jìn)程，link c1;/消費(fèi)者進(jìn)程。pc程序計(jì)數(shù)器和link ready; 就緒

3、隊(duì)列，link b_s1; s1阻塞隊(duì)列，link b_s2; s2阻塞隊(duì)列。五、實(shí)驗(yàn)源代碼：分為四個頭文件。1、a.h頭文件代碼如下：#include<string.h> #include<ctype.h> #include<malloc.h> /* malloc()等 */ #include<limits.h> /* INT_MAX等 */ #include<stdio.h> /* EOF(=Z或F6),NULL */ #include<stdlib.h> /* atoi() */ #include<io.h&g

4、t; /* eof() */ #include<math.h> /* floor(),ceil(),abs() */ #include<process.h> /* exit() */ #include <iostream> using namespace std; #include <time.h> #define BUF 10 /緩存的大小 #define MAX 20 /最大可以輸入的字符2、b.h頭文件代碼如下：/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和全局變量typedef struct Pcb char name10; /進(jìn)程名char state10; /運(yùn)

5、行狀態(tài)char reason10; /若阻塞，其原因int breakp; /斷點(diǎn)保護(hù)struct Pcb *next; /阻塞時的順序Pcb,*link;int s1,s2; /信號量link p1;/生產(chǎn)者進(jìn)程link c1;/消費(fèi)者進(jìn)程char strMAX; /輸入的字符串char bufferBUF; /緩沖池int len; /輸入長度int sp=0; /string的指針int in=0; /生產(chǎn)者指針int out=0; /消費(fèi)者指針char temp; /供打印的臨時產(chǎn)品char rec_pMAX;/生產(chǎn)記錄int rp1=0;/生產(chǎn)記錄指針char rec_cMAX;/消

6、費(fèi)記錄int rp2=0;/消費(fèi)記錄指針link ready; /就緒隊(duì)列l(wèi)ink b_s1; /s1阻塞隊(duì)列l(wèi)ink b_s2; /s2阻塞隊(duì)列int pc; /程序計(jì)數(shù)器int count; /字符計(jì)數(shù)器int con_cnt; /消費(fèi)計(jì)數(shù)器3、c.h頭文件代碼如下：void init(); /初始化void p(int s); /P操作void v(int s); /V操作void block(int s);/阻塞函數(shù)void wakeup(int s);/喚醒函數(shù)void control(); /處理機(jī)調(diào)度void processor();/處理機(jī)執(zhí)行void print(); /打印

7、函數(shù)void init() /初始化s1=BUF;s2=0;p1=(link)malloc(sizeof(Pcb);/建立新的結(jié)點(diǎn),并初始化為生產(chǎn)者strcpy(p1->name,"Producer");strcpy(p1->state,"Ready");strcpy(p1->reason,"Null");p1->breakp=0;p1->next=NULL;c1=(link)malloc(sizeof(Pcb);/建立新的結(jié)點(diǎn),并初始化為消費(fèi)者strcpy(c1->name,"Consu

8、mer");strcpy(c1->state,"Ready");strcpy(c1->reason,"Null");c1->breakp=0;c1->next=NULL;ready=p1;ready->next=c1;/初始化為生產(chǎn)進(jìn)程在前，消費(fèi)進(jìn)程在后c1->next=NULL;b_s1=NULL;b_s2=NULL;/阻塞進(jìn)程為NULLpc=0;con_cnt=0; /消費(fèi)計(jì)數(shù)器void p(int s)if(s=1) /p(s1)s1-;if(s1<0) block(1); /阻塞當(dāng)前生產(chǎn)進(jìn)程el

9、seprintf("t* s1信號申請成功!n");ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)else /p(s2)s2-;if(s2<0) block(2);/阻塞當(dāng)前消費(fèi)進(jìn)程elseprintf("t* s2信號申請成功!n");ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)void v(int s)if(s=1) /v(s1)s1+;if(s1<=0)wakeup(1); /喚醒生產(chǎn)進(jìn)程ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)else /v(s2)s2+;if(s2<=0) wakeup(2);/喚醒消

10、費(fèi)進(jìn)程ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)void block(int s)/阻塞函數(shù)的定義link p;int num1=0;int num2=0;if(s=1)/生產(chǎn)進(jìn)程strcpy(p1->state,"Block");/改變狀態(tài)strcpy(p1->reason,"S1");/說明原因p=b_s1;while(p)num1+;p=p->next;/p的值為NULL,表示隊(duì)尾if(!b_s1)b_s1=p1;elsep=p1;p1->next=NULL;printf("t* p1生產(chǎn)進(jìn)程阻塞了!n&

11、quot;);ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)ready=ready->next;/在就緒隊(duì)列中去掉,指向下一個num1+;else/消費(fèi)進(jìn)程strcpy(c1->state,"Block");strcpy(c1->reason,"S2");p=b_s2;while(p)num2+;p=p->next;/p的值為NULL,表示隊(duì)尾if(!b_s2)b_s2=c1;elsep=c1;ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)ready=ready->next;/在就緒隊(duì)列中去掉,指向下一個c1-&

12、gt;next=NULL;printf("t* c1消費(fèi)進(jìn)程阻塞了!n");num2+;printf("t* 阻塞的生產(chǎn)進(jìn)程個數(shù)為:%dn",num1);printf("t* 阻塞的消費(fèi)進(jìn)程個數(shù)為:%dn",num2);void wakeup(int s)/喚醒函數(shù)的定義link p;link q=ready;if(s=1) /喚醒b_s1隊(duì)首進(jìn)程,生產(chǎn)進(jìn)程隊(duì)列p=b_s1;b_s1=b_s1->next;/阻塞指針指向下一個阻塞進(jìn)程strcpy(p->state,"Ready");strcpy(p-&

13、gt;reason,"Null");while(q)/插入就緒隊(duì)列q=q->next;q=p;p->next=NULL;printf("t* p1生產(chǎn)進(jìn)程喚醒了!n");else /喚醒b_s2隊(duì)首進(jìn)程,消費(fèi)進(jìn)程隊(duì)列p=b_s2;b_s2=b_s2->next;/阻塞指針指向下一個阻塞進(jìn)程strcpy(p->state,"Ready");strcpy(p->reason,"Null");while(q->next)/插入就緒隊(duì)列q=q->next;q->next=p;

14、p->next=NULL;printf("t* c1消費(fèi)進(jìn)程喚醒了!n");void control() /處理器調(diào)度程序int rd;int num=0;link p=ready; if(ready=NULL) /若無就緒進(jìn)程,結(jié)束return;while(p) /統(tǒng)計(jì)就緒進(jìn)程個數(shù)num+;p=p->next;/最終p變?yōu)镹ULLprintf("t* 就緒進(jìn)程個數(shù)為:%dn",num);time_t t; srand(unsigned) time(&t);rd=rand()%num;/隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)if(rd=1)p=ready

15、;ready=ready->next;ready->next=p;p->next=NULL;strcpy(ready->state,"Run");strcpy(ready->next->state,"Ready");else strcpy(ready->state,"Run");pc=ready->breakp;void processor() /模擬處理器指令執(zhí)行if(strcmp(ready->name,"Producer")=0) /當(dāng)前進(jìn)程為生產(chǎn)者swi

16、tch(pc) case 0:/produceprintf("t* 生產(chǎn)者生產(chǎn)了字符%cn",strsp);rec_prp1=strsp;/添加到生產(chǎn)記錄 sp=(sp+1)%len;pc+;ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)break;case 1: /p(s1)pc+;p(1);break;case 2: /putbufferin=rec_prp1; /放到緩沖區(qū)printf("t* %c字符成功入駐空緩存!n",bufferin);rp1+; in=(in+1)%BUF;pc+;ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)

17、break;case 3: /v(s2)pc+;printf("t* 釋放一個s2信號n");v(2);break;case 4:/goto01 printf("t* 生產(chǎn)進(jìn)程goto 0 操作n");pc=0;count-; /剩余字符個數(shù)減1printf("t* 剩余字符count=%d個n",count);ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)if(count<=0) /生產(chǎn)結(jié)束printf("t* 生產(chǎn)者結(jié)束生產(chǎn)!n");strcpy(p1->state,"Stop&qu

18、ot;);strcpy(p1->reason,"Null");ready->breakp=-1;ready=ready->next;/在就緒隊(duì)列中去掉 else /當(dāng)前進(jìn)程為消費(fèi)者switch(pc)case 0: /p(s2)pc+;p(2); break;case 1: /getprintf("t* 消費(fèi)者取字符!n");temp=bufferout;out=(out+1)%BUF;pc+;ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)break;case 2: /v(s1)pc+;printf("t* 釋放一個s1

19、n");v(1);break;case 3: /consumeprintf("t* 消費(fèi)了字符%cn",temp);rec_crp2=temp;/添加到消費(fèi)記錄rp2+;con_cnt+;if(con_cnt>=len)strcpy(c1->state,"Stop");/完成態(tài)c1->breakp=-1;return;pc+;ready->breakp=pc; /保存斷點(diǎn)break;case 4: /goto0printf("t* 消費(fèi)進(jìn)程goto 0 操作n");pc=0;ready->bre

20、akp=pc; /保存斷點(diǎn)void print()int i,j;printf("生產(chǎn)者消費(fèi)者模擬n");printf("* 模擬過程的字符串為:t");printf("%sn",&str);printf("* 已生產(chǎn):");for(j=0;j<=rp1;j+)printf("%c",rec_pj);printf("n* 空緩存:");for(j=rp2;j<=rp1;j+)printf("%c",bufferj);printf("n* 已消費(fèi):");for(j=0;j<=rp2;j+)printf("%c",rec_cj);printf("n進(jìn)程控制塊的信息n");printf("進(jìn)程名tt狀態(tài)t等待原因t斷點(diǎn)n");printf("%st%st%stt%dnn",p1->name,