操作系统课程设计---信号量的操作.doc

0 操作系统操作系统课程设计课程设计 专业： 计算机科学与技术 班级： 学 号姓 名成绩 题目名称： 信号量的操作 完成日期： 2011 年 12 月 22 日 1 目录目录 第一章第一章 概述概述 -2 1 1实验目的实验目的 -2 2 2、开发平台及实验环境：、开发平台及实验环境： -3 3 3、实验要求、实验要求 -3 第二章第二章 设计需求设计需求-3 1 1信号量的概念信号量的概念 -3 2 2信号量的分类信号量的分类 -4 3 3信号量于信号量于 pvpv 操作的关系操作的关系-4 第三章第三章 实例分析实例分析-5 1 1设计思想设计思想 -5 3 3运行结果截图运行结果截图 -10 4 4总结总结-11 参考文献参考文献-12 2 第一章第一章 概述概述 1 1实验目的实验目的 了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量 的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。 2 2、开发平台及实验环境：、开发平台及实验环境： 系统平台：windows 环境 实现语言：c+语言 开发工具：microsoft visual c+ 6.0 3 3、实验要求、实验要求 通过对 windows 系统的内核同步对象 mutexes 和 semaphores 的 使用来实现进程同步的控制。 利用 createsemaphore、waitforsingleobject 等函数检测内核同步 对象的状态。 第二章第二章 设计需求设计需求 1 1信号量的概念信号量的概念 信号量(semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使 用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调 用。在进入一个关键代码段之前，线程必须获取一个信号量；一旦 该关键代码段完成了，那么该线程必须释放信号量。其它想进入该 关键代码段的线程必须等待直到第一个线程释放信号量。为了完成 3 这个过程，需要创建一个信号量 vi，然后将 acquire semaphore vi 以及 release semaphore vi 分别放置在每个关键代码段的首末端。 确认这些信号量 vi 引用的是初始创建的信号量。 2 2信号量的分类信号量的分类 信号量按其用途分为两种： （1）公用信号量：初值常常为 1，用来实现进程间的互斥。相关进 程均可对其执行 p、v 操作。 （2） 私有信号量：初值常常为可用资源数，多用来实现进程同步。 拥有该信号量的一类进程可以对其执行 p 操作，而另一类进程可以 对其执行 v 操作，多用于并发进程的同步。 信号量按照取值可以分为两种： （1） 二元信号量： 仅允许取 0 和 1，主要用于解决进程互斥； （2） 一般信号量（计数信号量）：允许取任意整数值，主要用于 解决进程同步问题。 3 3信号量于信号量于 pvpv 操作的关系操作的关系 p 操作 信号量的值减一 如果满足 if 条件，执行了 p 操作的进程会挂起，p 操作语 句之后的语句都不会再执行。 被挂起的进程，除非另一个进程调用 v()来唤醒它，否则永 远不会执行。 v 操作 信号量的值加一 如果满足 if 条件，执行 v 操作的进程会去唤醒另一个正在 等待的进程（被挂起的进程） 。 执行 v 操作的进程不会自愿停止， v 操作后面的语句会接 着执行 被唤醒的进程只是进入了就绪队列，并不一定有机会马上 被执行 4 被唤醒的进程，从挂起点接着执行，也就是 p 操作之后的 语句 第三章第三章 实例分析实例分析 1 1设计思想设计思想 假设某个饭店有一公共厕所，但是不分男女，老板规定，当有男生 上厕所时，其他男生可以进去，女生不能进入，有女生先进去的时 候其他女生可以进去，男生不能进入 2.2. 程序代码程序代码 #include #include #define threadcount 40 handle ghevent; int icurrentboy = 0; int icurrentgirl = 0; dword winapi boywerewcing( lpvoid ); dword winapi girlwerewcing( lpvoid ); void main() handle athreadthreadcount; dword threadid; int i; 5 / create a mutex with no initial owner ghevent = createevent( null, / default security attributes false, / be manual reset true, / initially not owned null); / unnamed mutex if (ghevent = null) printf(“createevent error: %dn“, getlasterror(); return; / create worker threads for( i=0; i threadcount; i+=2 ) athreadi = createthread( null, / default security attributes 0, / default stack size (lpthread_start_routine) boywerewcing, null, / no thread function arguments 0, / default creation flags / receive thread identifier if( athreadi = null ) printf(“createthread error: %dn“, getlasterror(); return; 6 athreadi+1 = createthread( null, / default security attributes 0, / default stack size (lpthread_start_routine) girlwerewcing, null, / no thread function arguments 0, / default creation flags / receive thread identifier if( athreadi+1 = null ) printf(“createthread error: %dn“, getlasterror(); return; / wait for all threads to terminate waitformultipleobjects(threadcount, athread, true, infinite); / close thread and mutex handles for( i=0; i threadcount; i+ ) closehandle(athreadi); closehandle(ghevent); 7 dword winapi boywerewcing( lpvoid lpparam ) dword dwwaitresult; if( icurrentboy = 0 ) dwwaitresult = waitforsingleobject( ghevent, / handle to mutex infinite); / no time-out interval icurrentboy+; else dwwaitresult = wait_object_0; icurrentboy+; switch (dwwaitresult) / the thread got ownership of the mutex case wait_object_0: _try / todo: was bathing printf(“boy were wcing.n“); icurrentboy-; _finally / release ownership of the mutex object if(icurrentboy = 0) 8 if (! setevent(ghevent) / deal with error. break; / the thread got ownership of an abandoned mutex case wait_abandoned: return false; return true; dword winapi girlwerewcing( lpvoid lpparam ) dword dwwaitresult; if( icurrentgirl = 0 ) dwwaitresult = waitforsingleobject( ghevent, / handle to mutex infinite); / no time-out interval icurrentgirl+; else dwwaitresult = wait_object_0; icurrentgirl+; 9 switch (dwwaitresult) / the thread got ownership of the mutex case wait_object_0: _try / todo: was bathing printf(“girl were wcing.n“); icurrentgirl-; _finally / release ownership of the mutex object if(icurrentgirl = 0) if (! setevent(ghevent) / deal with error. break; / the thread got ownership of an abandoned mutex case wait_abandoned: return false; return true; 10 3 3运行结果截图运行结果截图 4 4总结总结 刚刚看到课程设计的内容与要求时，不禁有点无从下手的感觉。经 过一番思考后，才决定选择设计“进程机制与并发程序设计 windows 下生产者与消费者的问题实现”这部分。设计这部分不仅 仅需要用到 c/c+编程，还需要编写相关的 pv 原语。由于自己的 pv 原语部分和 c/c+编程学的不是很好，因此对我来说有点难。于是 我就积极利用书本上的知识来编写 pv 原语，c/c+编程是参考书上 的指点以及网络资源编写出来的。不懂得地方查资料、上网找、问 问其他同学，最后终于慢慢的把课程设计做出来了。通过这次课程 设计，才感觉到自己还是平时动手少 ，要经常动手去做实验才能真