操作系统课程设计报告范例2.docx
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操作系统课程设计报告范例2
黄冈师范学院计算机科学与技术学院
操作系统课程设计报告
生产者与消费者算法的实现
课程名称:
计算机操作系统课程设计
小组成员:
余未200726240120
李德文200726240117
文成名200726240116
班级:
软件工程0701班
时间:
2009-10-7
目录
1课设简介:
1
1.1课程设计题目1
1.2课程设计小组成员1
1.3小组成员任务分配情况及每人所占工作比例1
2生产者和消费者原理分析1
3生产者与消费者功能描述:
1
4数据结构分析2
5生产者与消费者实现代码2
6心得体会7
参考文献:
7
相关工具:
8
致谢:
8
1课设简介:
1.1课程设计题目
生产者与消费者算法的实现
1.2课程设计小组成员
余未、李德文、文成名
1.3小组成员任务分配情况及每人所占工作比例
余未负责:
分析设计消费一个产品方法和主方法并且画出流程图,后期组织组内成员成果汇总进行本组总体报告撰写。
李德文负责:
分析设计生产者的行为方法和消费者的行为方法,并且画出流程图
文成名负责:
分析设计生产产品的方法和把新生产的产品放入缓冲区,并且画出流程图。
2生产者和消费者原理分析
在同一个进程地址空间内执行的两个线程生产者线程生产物品,然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。
消费者线程从缓冲区中获得物品,然后释放缓冲区。
当生产者线程生产物品时,如果没有空缓冲区可用,那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。
当消费者线程消费物品时,如果没有满的缓冲区,那么消费者线程将被阻塞,直到新的物品被生产出来。
3生产者与消费者功能描述:
3.1生产者功能描述
在同一个进程地址空间内执行的两个线程。
生产者线程生产物品,然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。
当生产者线程生产物品时,如果没有空缓冲区可用,那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。
3.2消费者功能描述
消费者线程从缓冲区中获得物品,然后释放缓冲区。
当消费者线程消费物品时,如果没有满的缓冲区,那么消费者线程将被阻塞,直到新的物品被生产出来。
3.3程序结构图:
4数据结构分析
生产者与消费者实现:
这其中主要是通过多线程,来实现生产者和消费者之间的协调问题。
生产者(producer)——消费者(consumer):
通过一些记录性变量,来记录模拟实现生产者的行为,通过输入语句的提示
程序采用OO设计模式,缓存区采用数组结构存储。
5生产者与消费者实现代码
#include
#include
constunsignedshortSIZE_OF_BUFFER=10;//缓冲区长度
unsignedshortProductID=0;//产品号
unsignedshortConsumeID=0;//将被消耗的产品号
unsignedshortin=0;//产品进缓冲区时的缓冲区下标
unsignedshortout=0;//产品出缓冲区时的缓冲区下标
intg_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//缓冲区是个循环队列
boolg_continue=true;//控制程序结束
HANDLEg_hMutex;//用于线程间的互斥
HANDLEg_hFullSemaphore;//当缓冲区满时迫使生产者等待
HANDLEg_hEmptySemaphore;//当缓冲区空时迫使消费者等待
DWORDWINAPIProducer(LPVOID);//生产者线程
DWORDWINAPIConsumer(LPVOID);//消费者线程
intmain()
{
//创建各个互斥信号
g_hMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);
g_hFullSemaphore=CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);
g_hEmptySemaphore=CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,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
constunsignedshortPRODUCERS_COUNT=3;//生产者的个数
constunsignedshortCONSUMERS_COUNT=1;//消费者的个数
//总的线程数
constunsignedshortTHREADS_COUNT=PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;
HANDLEhThreads[PRODUCERS_COUNT];//各线程的handle
DWORDproducerID[CONSUMERS_COUNT];//生产者线程的标识符
DWORDconsumerID[THREADS_COUNT];//消费者线程的标识符
//创建生产者线程
for(inti=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(g_continue){ if(getchar()){//按回车后终止程序运行 g_continue=false; } } return0; } //生产一个产品。 简单模拟了一下,仅输出新产品的ID号 voidProduce() { std: : cerr<<"Producing"<<++ProductID<<"..."; std: : cerr<<"Succeed"< : endl; } //把新生产的产品放入缓冲区 voidAppend() { std: : cerr<<"Appendingaproduct..."; g_buffer[in]=ProductID; in=(in+1)%SIZE_OF_BUFFER; std: : cerr<<"Succeed"< : endl; //输出缓冲区当前的状态 for(inti=0;i std: : cout< "< if(i==in)std: : cout<<"<--生产"; if(i==out)std: : cout<<"<--消费"; std: : cout< : endl; } } //从缓冲区中取出一个产品 voidTake() { std: : cerr<<"Takingaproduct..."; ConsumeID=g_buffer[out]; out=(out+1)%SIZE_OF_BUFFER; std: : cerr<<"Succeed"< : endl; //输出缓冲区当前的状态 for(inti=0;i std: : cout< "< if(i==in)std: : cout<<"<--生产"; if(i==out)std: : cout<<"<--消费"; std: : cout< : endl; } } //消耗一个产品 voidConsume() { std: : cerr<<"Consuming"< std: : cerr<<"Succeed"< : endl; } //生产者 DWORDWINAPIProducer(LPVOIDlpPara) { while(g_continue){ WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore,INFINITE); WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE); Produce(); Append(); Sleep(1500); ReleaseMutex(g_hMutex); ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore,1,NULL); } return0; } //消费者 DWORDWINAPIConsumer(LPVOIDlpPara) { while(g_continue){ WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore,INFINITE); WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE); Take(); Consume(); Sleep(1500); ReleaseMutex(g_hMutex); ReleaseSemaphore(g_hFullSemaphore,1,NULL); } return0; } /*一个消费者三个生产者: /*三个生产者三个消费者 /*三个消费者一个生产者 /*三个生产者四个消费者 6心得体会 在这次操作系统的课程设计中,我们小组通力合作,先认真了解生产者和消费者问题的原理,在通过网上查资料,较全面的掌握了相关知识。 生产者和消费者问题是操作系统中的一个非常经典的问题,他是现实生活中许多问题的反应,通过对他的研究是我们更深入的了解了一系列的知识,对我们今后解决类似问题提供了很多有意义的借鉴,然后就是在开发过程中我们也遇到了很多问题,通过问老师我们都顺利解决了。 同时也让我们体会到团队合作的重要性。 参考文献: [1]汤小丹梁红兵哲凤屏汤子瀛计算机操作系统(第三版)西安电子科技大学出版社2007.12 相关工具: [1]代码编写、分析工具: VisualC++错误! 未找到索引项。 [2]流程图分析工具: Microsoftvisio 致谢: 感谢张老师的指导.
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