操作系统生产者与消费者问题实验报告

操作系统实验报告生产者和消费者的问题一、实验目的1.了解主、基本生产者和消费者模型的基本同步和互斥算法。2.学习使用Windows 2000/XP上的基本同步对象，并了解如何使用相关API。3.了解Windows 2000/XP中多线程的并发执行机制、线程之间的同步和互斥。二、实验内容和要求1.实验内容基于生产者/消费者模型在Windows 2000环境中生成控制台进程，变更进程生成n个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步和互斥。2.实验要求学习和理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则了解Windows同步对象及其特性学习熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法实现生产者/消费者流程(线程)同步和互斥的设计方案提交实验报告三、实验日程1.在进行实验之前，先了解图书馆或网络百度中有关生产者/消费者模式的知识，建立生产者/消费者模式的基本概念。2.使用13周、15周、17周的正常时间编写和调试程序代码。3.利用其他闲暇时间分析实验的最终结果，完成相关实验报告。四、实验环境1.硬件条件：一台普通计算机2.软件条件：操作系统：Windows 2000/XP开发语言：VC此实验在Windows 2000 VC6.0环境中实施，并利用Windows SDK提供的系统接口(API)完成程序的功能。VC是包含Windows SDK中所有工具和定义的集成开发环境，因此安装VC无需专门安装SDK。实验中使用的应用程序界面(API)是操作系统为应用程序设计提供的系统功能界面。要使用这些API，需要包含函数说明的SDK头文件。最常见的是windows.h。某些特殊API调用还必须包含其他头文件。五、正文1.程序映射：2.数据结构：(1)将缓冲区表示为整数数组Buffer_Critical。无论是制造产品还是对现有产品的消费，都需要访问结构调整缓冲区。(2)程序使用自定义结构ThreadInfo记录有关线程的信息。也就是说，测试用例文件中的一行信息被记录下来，程序用于使相应的生产者或消费者。由于创建多线程，因此程序使用一个ThreadInfo结构数组Thread_Info。(3)在实施本程序的消费者生产模型时，具体地通过以下同步对象进行互斥操作：设置互斥的h_mutex，以便生成器在查询和保留缓冲区中的下一个空位置时相互排斥。每个生产者通过设置h_SemaphoreMAX_THREAD_NUM信号量数组(表示该产品已制造)与消费者同步，使用一个信号量。此外，一个信号量empty_semaphore(表示空缓冲区数)执行类似的同步，以指示缓冲区中是否存在空位置，以便开始生产下一个产品。每个缓冲区使用同步对象在该缓冲区中互斥。这通过设置临界区域对象阵列PC_CriticalMAX_BUFFER_NUM实现。3.实验阶段：(1)打开VC，选择“文件-新建”菜单项，选择“项目”选项卡，然后创建名为R_WP1的win32控制台应用程序项目。创建项目时，必须指定创建项目的目录。(2)在项目中创建源文件R_WP1.cpp:菜单项Project-Add to project-Files。在文件名输入栏中，输入要生成的文件名。其中r _ wp1.cpp然后，当提示您创建新文件时，回答“是”。通过Workspace-Source Files打开文件。在此处编辑并保存源文件。(3)通过调用Build-Rebuild all菜单项进行编译连接，将debug-R_WP1.exe程序导入到指定的项目目录中，然后将指定的test.txt文件保存到debug目录中，用户可以从控制台进入debug目录并运行程序。创建数据文件时，由于与文件相关的格式问题，建议您在记事本中手动输入一个数据，而不是复制和粘贴数据。4.实验源代码：/* * * * * * * * * * * * * * * * * r _ wp1 . CPP * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *#include#include#include#include#include/定义某些常数/此程序允许的最大临界区域数# definedmax _ buffer _ num10/秒到微秒的乘法因子#define INTE_PER_SEC 1000/此程序允许的生产和消耗线程总数# definedmax _ thread _ num 64/定义记录测试文件中指定的每个线程的参数的结构Struct ThreadInfoInt serialChar entityDouble delayinthread _ requestmax _ thread _ num；Int n _ requestcritical _ section PC _ criticalmax _ buffer _ num；int buffer _ criticalmax _ buffer _ num；handlh _ threadmax _ buffer _ num；threadinfo thread _ infomax _ thread _ num；HANDLE empty _ semaphoreHANDLE h _ mutexDWORD n _ Thread=0；DWORD n _ Buffer _ or _ Criticalhandlh _ semaphoremax _ thread _ num；void Produce(void * p)；void consumer(void * p)；bool IfInOtherRequest(int)；int FindProducePosition()；int findbuffer positon(int)；Int main(void)DWORD wait _ for _ allIfstream inFilefor(int I=0)；In _ Buffer _ or _ Criticalinfile . get()；Printf(“输出文件为： n”)；printf(“% d n”，(int)n _ buffer _ or _ critical)；While (infile) & nbspInfilethread _ info n _ thread。串行；Infilethread _ info n _ thread。entityInfilethread _ info n _ thread。delaychar c；infile . get(c)；While(c)！=n！infile . eof()InFileThread _ info n _ thread。thread _ requestthread _ infon _ thread。n _ request；infile . get(c)；N _ Threadfor(j=0)；j(int)n _ Thread；J) _Int temp _ serial=thread _ info j。串行；Char temp _ entity=thread _ info j。entitydouble temp _