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1、操作系统课程设计生产者和消费者问题系 院：计算机科学系学生姓名：吴伟学 号：0734130101专 业：软件工程年 级：0701B完成日期：2009年11月指导教师：刘栓一、课程设计的性质与任务1、生产者-消费者问题是很经典很具有代表性的进程同步问题，计算机中的很多同步问题都可抽象为生产者-消费者问题，通过本实验的练习，希望能加深学生对进程同步问题的认识与理解。2、熟悉VC的使用，培养和提高学生的分析问题、解决问题的能力。二、课程设计的内容及其要求1 实验内容以生产者/消费者模型为依据，在Windows 2000环境下创建一个控制台进程，在该进程中创建n个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程
2、)的同步与互斥。2 实验要求l 学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则；l 学习了解Windows同步对象及其特性；l 熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法；l 设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥；l 提交实验报告。三、课程设计的时间安排课程设计时间 8课时四、课程设计的实验环境本实验是在winxpVC6.0环境下实现的，利用Windows SDK编制实例程序。所以试验需要在windows下安装VC后进行。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。五、正文1、 实验程序的结构图（流程图）；开始Pr
3、oduceWait BufferWait ProductsConsume结束While produceWhile consume2、数据结构及信号量定义的说明；(1) CreateThreadl 功能创建一个在调用进程的地址空间中执行的线程l 格式HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,DWORD dwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,LPVOID lpParamiter,DWORD dwCreationFlags,Lpdword lpThread
4、);l 参数说明lpThreadAttributes指向一个LPSECURITY_ATTRIBUTES(新线程的安全性描述符)。dwStackSize定义原始堆栈大小。lpStartAddress指向使用LPTHRAED_START_ROUTINE类型定义的函数。lpParamiter定义一个给进程传递参数的指针。dwCreationFlags定义控制线程创建的附加标志。lpThread保存线程标志符(32位)(2) CreateMutexl 功能创建一个命名或匿名的互斥量对象l 格式HANDLE CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttribu
5、tes,BOOL bInitialOwner,LPCTSTR lpName);l 参数说明lpMutexAttributes必须取值NULL。bInitialOwner指示当前线程是否马上拥有该互斥量(即马上加锁)。lpName互斥量名称。(3) CreateSemaphorel 功能创建一个命名或匿名的信号量对象l 格式HANDLE CreateSemaphore(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, LONG lInitialCount, LONG lMaximumCount, LPCTSTR lpName );l 参数说明lpSemap
6、horeAttributes必须取值NULL。lInitialCount信号量的初始值。该值大于0，但小于lMaximumCount指定的最大值。lMaximumCount信号量的最大值。lpName信号量名称。(4) WaitForSingleObjectl 功能使程序处于等待状态，直到信号量hHandle出现(即其值大于等于1)或超过规定的等待时间l 格式DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds);l 参数说明hHandle信号量指针。dwMilliseconds等待的最长时间(INFINITE为无限等待)
7、。(5) ReleaseSemaphorel 功能对指定信号量加上一个指定大小的量。成功执行则返回非0值l 格式BOOL ReleaseSemaphore(HANDLE hSemaphore,LONG lReleaseCount,LPLONG lppreviousCount );l 参数说明hSemaphore信号量指针。lReleaseCount信号量的增量。lppreviousCount保存信号量当前值。(6) ReleaseMutexl 功能打开互斥锁，即把互斥量加1。成功调用则返回0l 格式BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);l 参数说明hMutex互斥量
8、指针。(7) InitializeCriticalSectionl 功能初始化临界区对象l 格式VOID InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);l 参数说明lpCriticalSection指向临界区对象的指针。(8) EnterCriticalSectionl 功能等待指定临界区对象的所有权l 格式VOID enterCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);l 参数说明lpCriticalSection指向临界区对象的指针。(9) Le
9、aveCriticalSectionl 功能释放指定临界区对象的所有权l 格式VOID LeaveCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);l 参数说明lpCriticalSection指向临界区对象的指针。3、实验的步骤；(1) 打开VC，选择菜单项file-new,选择projects选项卡并建立一个名为 R_WP1的win32 console applicatoin工程；创建时注意指定创建该工程的目录；(2) 在工程中创建源文件 R_WP1.cpp：选择菜单项project-add to project-files，在选择
10、框中输入自己想要创建的文件名，这里是 R_WP1.cpp；在接下来询问是否创建新文件时回答yes；然后通过Workspace-FileView-Source Files打开该文件，在其中编辑源文件并保存.(3) 通过调用菜单命令项build-build all进行编译连接,可以在指定的工程目录下得到debug- R_WP1.exe程序，然后把给定的test.txt文件存入该debug目录下，就可以在控制台进入该debug目录运行程序了。需要强调的是在创建数据文件时，由于涉及到文件格式问题，最好在记事本中手工逐个输入数据，而不要拷贝粘贴数据。4、 主要算法创建生产者和消费者线程for(i =0;
11、iserial;m_delay = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-delay *INTE_PER_SEC);Sleep(m_delay);/开始请求生产printf(Producer %2d sends the produce require.n,m_serial);/确认有空缓冲区可供生产，同时将空位置数empty减1；用于生产者和消费者的同步；wait_for_semaphore= WaitForSingleObject(empty_semaphore,-1);/互斥访问下一个可用于生产的空临界区，实现写写互斥；wait_for_mutex = WaitForSingle
12、Object(h_mutex,-1);int ProducePos = FindProducePosition(); ReleaseMutex(h_mutex);/生产者在获得自己的空位置并做上标记后，以下的写操作在生产者之间可以并发；/核心生产步骤中，程序将生产者的ID作为产品编号放入，方便消费者识别;printf(Producer %2d begin to produce at position %2d.n,m_serial,ProducePos);Buffer_CriticalProducePos = m_serial;printf(Producer %2d finish produci
13、ng :n ,m_serial);printf( position %2d :%3d n ,ProducePos,Buffer_CriticalProducePos);/使生产者写的缓冲区可以被多个消费者使用，实现读写同步；ReleaseSemaphore(h_Semaphorem_serial,n_Thread,NULL);消费者进程void Consume(void * p)/局部变量声明；DWORDwait_for_semaphore,m_delay;intm_serial,m_requestNum; /消费者的序列号和请求的数目；intm_thread_requestMAX_THREAD_NUM;/本消费线程的请求队列
