os实验指导书（新）1(2)

1、实验目的

1) 回顾系统进程、线程的有关概念，加深对Windows 2000线程的理解。

2) 了解互斥体对象，通过对生产者消费者等进程间同步与互斥经典算法的实现，加深对P、V原语以及利用P、V原语进行进程间同步与互斥操作的理解。

2、实验内容和步骤

（1）. 生产者消费者问题

步骤1：创建一个“Win32 Consol Application”工程，然后拷贝清单3-1中的程序，编译成可执行文件。步骤2：在“命令提示符”窗口运行步骤1中生成的可执行文件。运行结果：范例：E:\\课程\\os课\\os实验\\程序\\os11\\debug>os31 (假设编译生成的可执行文件是os31.exe)

步骤3：仔细阅读源程序，找出创建线程的WINDOWS API函数，回答下列问题：线程的第一个执行函数是什么（从哪里开始执行）？它位于创建线程的API函数的第几个参数中？ DWORD WINAPI Producer(LPVOID lpPara) 第三个参数

hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]);___________________________________ 步骤4：修改清单3-1中的程序，调整生产者线程和消费者线程的个数，使得消费者数目大与生产者，看看结果有何不同。运行结果：

const unsigned short PRODUCERS_COUNT = 3; //生产者的个数 const unsigned short CONSUMERS_COUNT = 6; //消费者的个数

_______

步骤5：修改清单3-1中的程序，按程序注释中的说明修改信号量EmptySemaphore的初始化方法，看看结果有何不同。运行结果：

EmptySemaphore=CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER,SIZE_OF_BUFFER,NULL);_改为 EmptySemaphore=CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);_

无法执行

___________________________________________________________________________________________________

步骤6：根据步骤4的结果，并查看MSDN，回答下列问题 1）CreateMutex中有几个参数，各代表什么含义。

2）CreateSemaphore中有几个参数，各代表什么含义，信号量的初值在第几个参数中。

3）程序中P、V原语所对应的实际Windows API函数是什么，写出这几条语句。 WaitForSingleObject(EmptySemaphore,INFINITE); P操作 WaitForSingleObject(Mutex,INFINITE); ReleaseMutex(Mutex); V操作

ReleaseSemaphore(FullSemaphore,1,NULL);

4）CreateMutex能用CreateSemaphore替代吗？尝试修改程序3-1，将信号量Mutex完全用CreateSemaphore及相关函数实现。写出要修改的语句：

（2）. 读者写者问题

根据实验（1）中所熟悉的P、V原语对应的实际Windows API函数，并参考教材中读者、写者问题的算法原理，尝试利用Windows API函数实现第一类读者写者问题（读者优先）。

3、实验结论

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4、程序清单

清单3-1 生产者消费者问题 #include #include

const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 2; //缓冲区长度 unsigned short ProductID = 0; //产品号

unsigned short ConsumeID = 0; //将被消耗的产品号

unsigned short in = 0; //产品进缓冲区时的缓冲区下标 unsigned short out = 0; //产品出缓冲区时的缓冲区下标

int buffer[SIZE_OF_BUFFER]; //缓冲区是个循环队列 bool p_ccontinue = true; //控制程序结束 HANDLE Mutex; //用于线程间的互斥

HANDLE FullSemaphore; //当缓冲区满时迫使生产者等待 HANDLE EmptySemaphore; //当缓冲区空时迫使消费者等待

DWORD WINAPI Producer(LPVOID); //生产者线程 DWORD WINAPI Consumer(LPVOID); //消费者线程

int main() {

//创建各个互斥信号

//注意，互斥信号量和同步信号量的定义方法不同，互斥信号量调用的是CreateMutex函数，同步信号量 //调用的是CreateSemaphore函数，函数的返回值都是句柄。 Mutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);

EmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER,SIZE_OF_BUFFER,NULL); //将上句做如下修改，看看结果会怎样

//EmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL); FullSemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER,NULL);

//调整下面的数值，可以发现，当生产者个数多于消费者个数时， //生产速度快，生产者经常等待消费者；反之，消费者经常等待 const unsigned short PRODUCERS_COUNT = 3; //生产者的个数 const unsigned short CONSUMERS_COUNT = 1; //消费者的个数

//总的线程数

const unsigned short THREADS_COUNT = PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;

HANDLE hThreads[THREADS_COUNT]; //各线程的handle

DWORD producerID[PRODUCERS_COUNT]; //生产者线程的标识符 DWORD consumerID[CONSUMERS_COUNT]; //消费者线程的标识符

//创建生产者线程

for (int i=0;i

hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]); if (hThreads[i]==NULL) return -1; }

//创建消费者线程

for (i=0;i

hThreads[PRODUCERS_COUNT+i]=CreateThread(NULL,0,Consumer,NULL,0,&consumerID[i]); if (hThreads[i]==NULL) return -1; }

while(p_ccontinue){

if(getchar()){ //按回车后终止程序运行 p_ccontinue = false; } }

return 0; }

//生产一个产品。简单模拟了一下，仅输出新产品的ID号 void Produce() {

std::cout << std::endl<< \ std::cout << \}

//把新生产的产品放入缓冲区 void Append() {

std::cerr << \ buffer[in] = ProductID; in = (in+1)%SIZE_OF_BUFFER;

std::cerr << \

//输出缓冲区当前的状态

for (int i=0;i

//从缓冲区中取出一个产品 void Take() {

std::cerr << \ ConsumeID = buffer[out]; buffer[out] = 0;

out = (out+1)%SIZE_OF_BUFFER;

std::cerr << \

//输出缓冲区当前的状态

for (int i=0;i

//消耗一个产品 void Consume()

os实验指导书（新）1(2)

下载：os实验指导书（新）1(2).doc

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