PV操作实现原理及其在同步与互斥中的应用.doc

武汉纺织大学操作系统原理课程实验报告姓名：郑飞 班级：信管21001 学号：1014211078实验时间：2012年11月12日 指导教师:陈勇跃实验名称：PV操作实现原理及其在同步与互斥中的应用一、 实验目的1. 通过实验了解进程间同步与互斥实现方法；2. 熟悉PV操作实现原理及其在同步与互斥中的应用。二、 实验内容1. 调试下面的PV操作程序，描述其实现的基本过程。2. 了解进程的进程间同步与互斥的实现原理，熟悉PV操作的使用方法，并观察其实现结果。三、 操作步骤1. PV操作程序实例：/*pv操作*/ #include #include #include typedef HANDLE Semaphore; / 信号量的Windows原型 #define P(S) WaitForSingleObject(S, INFINITE) / 定义Windows下的P操作 #define V(S) ReleaseSemaphore(S, 1, NULL) / 定义Windows下的V操作 #define rate 1000 #define CONSUMER_NUM 10 /* 消费者个数 */ #define PRODUCER_NUM 10 /* 生产者个数 */ #define BUFFER_NUM 4 /* 缓冲区个数 */ char *thing10 = 牙膏, 毛巾, 方便面, 茶杯, 大米, 衣服, 鞋子, 电脑, 数码相机, 柜子; struct Buffer int productBUFFER_NUM; / 缓冲区 int start, end; / 两个指针 g_buf; Semaphore g_semBuffer, g_semProduct, g_mutex; /信号灯 DWORD WINAPI Consumer(LPVOID para) / 消费者线程 int i = *(int *)para; / i表示第i个消费者 int ptr; / 待消费的内容的指针 printf( 消费者-%03d: 我要：n, i); Sleep(300); while (1) printf( 消费者-%03d: 卖给我!n, i); P(g_semProduct); / 等待产品 P(g_mutex); / 有产品，先锁住缓冲区 g_buf ptr = g_buf.start; / 记录消费的物品 g_buf.start = (g_buf.start+1)%BUFFER_NUM; / 再移动缓冲区指针 V(g_mutex); / 让其他消费者或生产者使用 g_buf printf( 消费者-%03d: 我要 buf%d = %sn, i, ptr, thingg_ductptr); Sleep(rate*rand()%10+110); printf(消费者-%03d: 我需要 buf%d= %sn, i, ptr, thingg_ductptr); V(g_semBuffer); / 消费完毕，并释放一个缓冲 return 0; / 生产者线程 DWORD WINAPI Producer(LPVOID para) int i = *(int *)para - CONSUMER_NUM; int ptr; int data; / 产品 printf(生产者-%03d: 我来啦！n, i); Sleep(300); while (1) printf(生产者-%03d: 我努力生产n, i); Sleep(rate*rand()%10+110); data = rand()%10; printf(生产者-%03d: 生产一个东西 data = %s!n, i, thingdata); P(g_semBuffer); / 等待存放空间 P(g_mutex); / 有地方，先锁住缓冲区 g_buf ptr = g_buf.end; / 记录消费的物品 g_buf.end = (g_buf.end+1)%BUFFER_NUM; / 再移动缓冲区指针 V(g_mutex); / 让其他消费者或生产者使用 g_buf printf(生产者-%03d: 放到仓库 buf%d = %sn, i, ptr, thingdata); g_ductptr = data; Sleep(rate/2*rand()%10+110); printf(生产者-%03d: buf%d = %s做好了，大家买吧！n, i, ptr, thingg_ductptr); V(g_semProduct); / 放好了完毕，释放一个产品 return 0; int main(int argc, char *argv) / 线程技术，前面为消费者线程，后面为生产者线程 HANDLE hThreadCONSUMER_NUM+PRODUCER_NUM; / 线程计数 /srand(time(); DWORD tid; int i=0; / 初始化信号量 g_mutex = CreateSemaphore(NULL, BUFFER_NUM, BUFFER_NUM, mutexOfConsumerAndProducer); /缓冲区互斥信号灯 g_semBuffer = CreateSemaphore(NULL, BUFFER_NUM, BUFFER_NUM, BufferSemaphone); /有无存放空间 g_semProduct = CreateSemaphore(NULL, 0, BUFFER_NUM, ProductSemaphone); /有无产品 if ( !g_semBuffer|!g_semProduct|!g_mutex) printf(Create Semaphone Error!n); return -1; int totalThreads = CONSUMER_NUM+PRODUCER_NUM; / 开启消费者线程 printf(消费者购买！n); for (i=0; iCONSUMER_NUM; i+) hThreadi = CreateThread(NULL, 0, Consumer, &i, 0, &tid); if ( hThreadi ) WaitForSingleObject(hThreadi, 10); printf(生产者生产！n); for (; itotalThreads; i+) hThreadi = CreateThread(NULL, 0, Producer, &i, 0, &tid); if ( hThreadi ) WaitForSingleObject(hThreadi, 10); / 生产者和消费者的执行 WaitForMultipleObjects(totalThreads, hThread, TRUE, INFINITE); return 0; 2. 根据信号灯的设置原理，补齐程序中的空格；见步骤蓝色字体处。3. 调试进程同步与互斥程序，描述整个程序的执行过程；1) 同步程序：一共有10个生产者，10个消费者，10件商品，生产者之间可以是同步的，消费者的购买行为也可以是同步的一个生产者生产行为跟另一个消费者购买已有的库存或者在其他生产者那里购买商品也可以是同步的。2) 互斥程序：生产者生产正在被需求的产品时，和对该商品需求的消费者是互斥的，消费者只能等待生产完成后才能购买。储存行为跟该商品的生产行为也是互斥的。4. 描述程序执行结果，并抓取图片。首先是消费者需求，然后才是生产者按需求生产，否则生产的产品只能库存。消费者需求在变动的时候，生产者生产的产品只能暂时库存，等待其他有需求的消费者购买，如此一直循环。四、 实验收获和建议1. 分析实验或程序的运行过程首先是消费者