操作系統(tǒng)課程設(shè)計報告--蘋果問題

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文檔簡介

1、　　操作系統(tǒng)課程設(shè)計　　學號： 　　姓名： 　　專業(yè)：計算機科學與技術(shù) 　　課程：操作系統(tǒng)

2、 　　指導教師： 　　時間： 2015/3/9 　　成績： 　　目錄

3、;　　目錄1　　1．設(shè)計題目與要求2　　1.1設(shè)計目的2　　1.2設(shè)計要求2　　2．總體設(shè)計思想2　　2

4、.1總體設(shè)計思想2　　3．功能設(shè)計3　　3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計3　　3.2程序清單3　　3.3運行結(jié)果4

5、　4. 設(shè)計心得5　　5. 參考資料6　　附錄7　　程序源代碼：7　　一．設(shè)計題目與要求

6、;　　1.設(shè)計目的　　了解信號量機制，了解并掌握進程同步和互斥機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對資源共享的控制。　　通過實現(xiàn)吃水果問題的同步,深入了解和掌握進程同步的原理。　　設(shè)計要求　　編程模擬實現(xiàn)這一

7、問題的程序控制，分析處理過程。　　吃水果問題的描述:　　桌子上有一只盤子，最多可容納兩個水果，每次只能放入或者取出一個水果。爸爸專門向盤中放蘋果（apple），媽媽專門向盤子中放橘子（orange），兩個兒子專門等待吃盤子中的橘子，兩個女兒專門等吃盤子中的蘋果。<b&g

8、t;　　二．總體設(shè)計思想　　1.總體設(shè)計思想流程　　這是進程同步與互斥問題的模擬，可以把向盤子放或取水果的每一個過程可以轉(zhuǎn)為一個進程的操作，這些進程是互斥的，同時也存在一定的同步關(guān)系。通過編程實踐時，實際是隨機的調(diào)用一個進程的操作，而這些進程的操作相當于程序中的函數(shù)調(diào)用。而計算機在執(zhí)行時每一個時刻只能執(zhí)行一個操作，這就是互斥的表現(xiàn)。同

9、步的模擬可以類似于函數(shù)調(diào)用時的前提關(guān)系即先決條件。這樣進程同步模擬就完全可以通過函數(shù)的調(diào)用來實現(xiàn)。　　具體的每一個操作的對應(yīng)的函數(shù)的關(guān)系：　　爸爸向盤子中放一個蘋果：Father()媽媽向盤子中放一個橘子：Mother()　　兒子1從盤子取一個橘子：Son1()兒子2從盤子取一個橘子：Son2()</p&g

10、t;　　女兒1從盤子取一個橘子：Daugther1()女兒2從盤子取一個橘子：Daugther2()　　三．功能設(shè)計　　1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計　　(1)用一個整型變量Plate_Size表示盤子里的水果數(shù)量，初始值為0，

11、當放水果時Plate_Size加1，取水果時Plate_Size減1。變量Plate_Size的最大值為2，當為2時表示盤子已經(jīng)滿，此時若進行放水果操作，放水果將處于等待狀態(tài)；為0時表示盤子為空，此時若進行取水果操作，取水果操作將處于等待狀態(tài)，Plate_Size是爸爸和媽媽進行放水果的私有信號量。　　(2)整型變量orange和apple分別表示盤子中的橘子和蘋果數(shù)目，初始都為0，其中oran

12、ge是兒子的私有變量，apple是女兒的私有變量，盤子中的總水果數(shù)是 Plate_Size=apple+orange。　　(3)用6個bool型的變量 Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六個進程是否處于等待狀態(tài)。處于等待時，變量值為true。　　(4)

13、兩個放水果進程同時處于等待狀態(tài)時，若有取水果的操作將自動執(zhí)行等待的放水果進程，執(zhí)行按等待的先后順序自動調(diào)用；兩個取蘋果或橘子進程同時候處于等待狀態(tài)，若有放蘋果或橘子的操作將自動執(zhí)行等待的取進程，進行按等待的先后順序自動調(diào)用。　　(5)用一個隨機的函數(shù)產(chǎn)生0—5的6個整數(shù)，分別對應(yīng)六個進程的調(diào)用。　　2.程序清單<

14、;/p>　　（1)主函數(shù)　　用一個隨機的函數(shù)產(chǎn)生0—5的6個整數(shù)，即 i=rand()%6，分別對應(yīng)六個進程的調(diào)用，調(diào)用的次數(shù)可以通過修改K值來實現(xiàn)，for(k=0;k<10;k++)，本程序共產(chǎn)生了10次隨機的調(diào)用進程。　　(2)6個進程函數(shù)&

15、lt;/p>　　爸爸向盤子中放一個蘋果操作：Father()　　媽媽向盤子中放一個橘子操作：Mother()　　兒子1從盤子取一個橘子操作：Son1()　　兒子2從盤子取一個橘子操作：Son2()　　女兒1從盤子取一個橘子操作：Daugther

16、1()　　女兒2從盤子取一個橘子操作：Daugther2()　　(3)Print函數(shù)　　用于輸出盤子中蘋果和橘子的個數(shù)，水果總個數(shù)及哪些進程處于等待狀態(tài)。　?。?）P、V原語的描述　　Semaphore Plate_Siz<

17、;/p>　　Semaphore appl　　Semaphore orange　　Father()　　{　　While(ture)<p&

18、gt;　　{　　P(Plate_Siz)　　P(mutex)　　父親向盤子中放進一個蘋果　　V(apple)<

19、b>　　V(mutex)　　}　　}　　Mother()　　{<

20、p>　　While(ture)　　{　　P(Plate_Siz)　　P(mutex)　　母親向盤子中放進一個桔子　　V(orang

21、e)　　V(mutex)　　}　　}　　Son(i)<

22、;b>　　{　　While(ture)　　{　　P(Plate_Siz)　　P(mutex)　　P(apple

23、)　　兒子從盤子中走一個桔子　　V(orange)　　V(mutex)　　}

24、　}　　Daugther (i)　　{　　While(ture)　　{　　P(Plate_Siz)<p&

25、gt;　　P(mutex)　　女兒從盤子中走一個蘋果　　V(apple)　　V(mutex)　　}

26、　　}　　3. 運行結(jié)果　　四．設(shè)計心得　　完成本次課題首先在分析問題并把問題轉(zhuǎn)化為編程問題，對進程同步理解的比較透徹；其次我用了個隨機函數(shù)來調(diào)用相應(yīng)的進程函數(shù)，這對進程間的同步和

27、等待狀態(tài)有很好的說明和十分的全面；再次我們設(shè)了六個bool型的變量來表示各進程時候處于等待狀態(tài)，還設(shè)置了相應(yīng)的整型變量來解決等待進程在適當?shù)臈l件下自動調(diào)用的先后問題。　　不足之處，由于各進程調(diào)用是隨機的，在某個處于等待狀態(tài)時，可以還能被調(diào)用，事實上這不是很合理。因為處于等待狀態(tài)的進程就不可能在被分配調(diào)用。再有就是程序有些代碼部分有重的，可以把這些重復執(zhí)行的代碼寫成函數(shù)，需要用時直接調(diào)用代碼函數(shù)。

28、　　這次自己的收獲還是不小，首先使我們提高了分析問題，并根據(jù)需求轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的程序結(jié)構(gòu)的能力；其次也豐富了自己編寫程序，調(diào)試程序的經(jīng)驗，這使得我編程時可能出現(xiàn)的錯誤的認識，并如何去避免產(chǎn)生了新的認識。　　加深我了進程的理解，同時也提高了自己的編程的能力。編程是個長久的過程，平時要多去動手實踐，去提高自己分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

29、;　　五. 參考資料　　[1]宗大華，宗濤，陳吉人著操作系統(tǒng) 北京：人民郵電出版社，2009　　[2]李愛華，程磊著面相對象程序設(shè)計（C++語言）北京: 清華大學出版社，2010　　[3]宋曉宇， windows操作系統(tǒng)核心編程實驗教程

30、中國鐵道出版社　　[4]張麗芬劉利雄王金玉編著操作系統(tǒng)實驗教程清華大學出版社　　附錄：　　程序源代碼：　　#include<time.h> //用到了time函數(shù)

31、，所以要有這個頭文件　　#include<stdlib.h> //用到了srand函數(shù)，所以要有這個頭文件　　#include<iostream.h> 　　int Plate_Size=0; //表示盤子中當前有幾個水果　　int ora

32、nge=0,apple=0; //表示盤子中orange和apple的個數(shù)　　bool Father_lag,Mother_lag,Son1_lag,Son2_lag,Daughter1_lag,Daughter2_lag; //六個進程處于等待時，變量值為true　　void main() //main()函數(shù)，實現(xiàn)其他功能函數(shù)的調(diào)用&l

33、t;/p>　　{ void Print(); //函數(shù)聲明　　void Father();　　void Mother();　　void Son1();　　void Son2();　　void Dau

34、ghter1();　　void Daughter2();　　int k;　　srand((unsigned)time(NULL));//srand()函數(shù)產(chǎn)生一個以當前時間開始的隨機種子 　　for(k=0;k<10;k++)&

35、lt;/p>　　{ cout<<"第"<<k+1<<"次操作:"<<endl; //printf("第%d次操作:\n",k+1);　　int i=rand()%6; //隨進生成6以內(nèi)的整數(shù)，即0-5的6個整數(shù)<p&g

36、t;　　Plate_Size=apple+orange;　　int MonFa_c,Daughter_b,Son_a; //for語句的局部變量，控制進程等待的優(yōu)先次序,MonFa_c=2,Mather()執(zhí)行，MonFa_c=1，F(xiàn)ather()執(zhí)行　　switch(i) //0為Father()調(diào)用，1為Mother()調(diào)用，2、3為Son1

37、()、Son2()調(diào)，4、5為Daughteri()調(diào)用　　{ case 0:　　cout<<"Father調(diào)用."<<endl;　　if(Plate_Size==2)　　{</

38、p>　　Father_lag=true; //Father()等待　　Print();　　if(Mother_lag==false)　　MonFa_c=1; 　　}

39、;　　else　　{　　Father();　　if((Daughter1_lag==true)&&(Daughter2_lag==true))

40、　　{　　if(Daughter_b==1)　　{　　Daughter1_lag=false;//Daughter1等待取消　　Daughter1();

41、 //處于等待的Daughter1自動調(diào)用　　Daughter_b=2; //優(yōu)先級讓給Daughter2　　}　　else 　　{

42、　　Daughter2_lag=false;//Daughter2等待取消　　Daughter2(); //處于等待的Daughter2()自動調(diào)用　　Daughter_b=1; //優(yōu)先級讓給Daughter1　　}<p

43、>　　}　　else　　{　　if(Daughter1_lag==true)　　{<

44、p>　　Daughter1_lag=false;//Daughter1等待取消　　Daughter1(); //處于等待的Daughter1()自動調(diào)用　　Daughter_b=0; //沒有等待的Dauther進程　　}

45、else if(Daughter2_lag==true)　　{　　Daughter2_lag=false;//Daughter2等待取消　　Daughter2(); //處于等待的Daughter2()自動調(diào)用　　Daughter_

46、b=0;　　}　　}　　}　　break;　　case 1:

47、　　cout<<"Mother調(diào)用."<<endl;　　if(Plate_Size==2)　　{　　Mother_lag=true; //Mother()等待</p

48、>　　Print();　　if(Father_lag==false)　　MonFa_c=2; 　　}　　else</p&g

49、t;　　{　　Mother();　　if((Son1_lag==true)&&(Son2_lag==true)) //Son1和Son2都等待　　{</p

50、>　　if(Son_a==1) //Son1執(zhí)行　　{　　Son1_lag=false;//Son1等待取消　　Son1(); //處于等待的Son1()自動調(diào)用　　Son_a=2; //優(yōu)先級讓給S

51、on2　　}　　else 　　{　　Son2_lag=false;//Son2等待取消　　Son2();

52、 //處于等待的Son2()自動調(diào)用　　Son_a=1; //優(yōu)先級讓給Son1　　}　　}　　else <b

53、>　　{　　if(Son1_lag==true)　　{　　Son1_lag=false; //Son1等待取消　　Son1(); //處于等待的Son1()自動調(diào)用<p

54、>　　Son_a=0;　　}　　else if(Son2_lag==true)　　{　　Son2_lag=false; //Son2等待取消</p

55、>　　Son2(); //處于等待的Son2()自動調(diào)用　　Son_a=0;　　}　　}　　}<

56、;/b>　　break;　　case 2: 　　cout<<"Son1調(diào)用."<<endl;　　if(orange==0)

57、　　{　　Son1_lag=true; //Son1處于等待　　Print();　　if(Son2_lag==false)　　Son_a=1; //用于判斷Son

58、1和Son2等待的先后性　　}　　else　　{　　Son1();　　if((

59、Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))　　{　　if(MonFa_c==1) //Father和Mother同時處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用　　{

60、;　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=2;　　}　　else //Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因

61、此先調(diào)用　　{　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa_c=1;　　}</p

62、>　　}　　else　　{　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調(diào)用

63、{　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=0;　　}　　else if(Mother_lag=

64、=true)//只有Mother處于等待，調(diào)用　　{　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa_c=0;

65、　　}　　}　　}　　break;　　case 3:　　c

66、out<<"Son2調(diào)用."<<endl;　　if(orange==0)　　{　　Son2_lag=true; //Son2處于等待　　Print();

67、;　　if(Son1_lag==false)　　Son_a=2;　　}　　else　　{</

68、b>　　Son2();　　if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))　　{　　if(MonFa_c==1)//Father和Moth

69、er同時處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用　　{　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=2;<b&g

70、t;　　}　　else //Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先調(diào)用　　{　　Mother_lag=false;　　Mother();&l

71、t;/p>　　MonFa_c=1;　　}　　}　　else　　{&l

72、t;p>　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調(diào)用Father　　{　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=

73、0;　　}　　else if(Mother_lag==true) //只有Mother處于等待，調(diào)用Mother　　{　　Mother_lag=false;<p&g

74、t;　　Mother();　　MonFa_c=0;　　}　　}　　}<b

75、>　　break;　　case 4:　　cout<<"Daughter1調(diào)用."<<endl;　　if(apple==0)　　{

76、;　　Daughter1_lag=true; //Daughter1等待　　Print();　　if(Daughter2_lag==false)　　Daughter_b=1;

77、;　　}　　else　　{　　Daughter1(); 　　if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))</p&g

78、t;　　{　　if(MonFa_c==1) //Father和Mother同時處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用　　{ 　　Father_lag=false;

79、　Father();　　MonFa_c=2;　　}　　else //Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先調(diào)用　　{&

80、lt;p>　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa_c=1;　　}　　}&l

81、t;b>　　else　　{　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調(diào)用　　{　　Father_lag=false;

82、;　　Father();　　MonFa_c=0;　　}　　else if(Mother_lag==true) //只有Mother處于等待，調(diào)用　　{&l

83、t;/b>　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa_c=0;　　}　　}&l

84、t;/p>　　}　　break;　　case 5:　　cout<<"Daughter2調(diào)用."<<endl;

85、;　　if(apple==0)　　{　　Daughter2_lag=true;//Daughter2等待　　Print();　　if(Daughter1_lag==false)

86、　　Daughter_b=2;　　}　　else　　{　　Daughter2();　　if((Fa

87、ther_lag==true)&&(Mother_lag==true))　　{　　if(MonFa_c==1) //Father和Mother同時處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用　　{&

88、lt;p>　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=2;　　}　　else //Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先

89、調(diào)用　　{ 　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa_c=1;　　}</p

90、>　　}　　else 　　{　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調(diào)用

91、　{ 　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=0;　　}　　else if(Mother_l

92、ag==true) //只有Mother處于等待，調(diào)用　　{ 　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa_c=0;

93、　　}　　}　　}　　break;　　} //switch語句結(jié)束　　}

94、 //for語句結(jié)束　　} //main函數(shù)結(jié)束　　void Print() //Print函數(shù)（打印盤子剩余水果及各進程等待狀態(tài)）　　{　　cout<<"現(xiàn)在盤子里有"<<appl

95、e<<"個蘋果,"<<orange<<"個橘子,"<<"共有"<<apple+orange<<"個水果."<<endl;　　if(Father_lag==true)　　cout<<

96、"Father進程處于等待狀態(tài),";　　if(Mother_lag==true)　　cout<<"Mother進程處于等待狀態(tài),";　　if(Son1_lag==true)　　cout<<"Son1

97、進程處于等待狀態(tài),";　　if(Son2_lag==true) 　　cout<<"Son2進程處于等待狀態(tài), ";　　if(Daughter1_lag==true)　　cout<<"Daughter1進程處于

98、等待狀態(tài),";　　if(Daughter2_lag==true)　　cout<<"Daughter2進程處于等待狀態(tài),";　　if(((Father_lag==false)&&(Mother_lag==false)&&(Son1_lag==

99、false)&&(Son2_lag==false)&&(Daughter1_lag==false)&&(Daughter2_lag==false))!=true)　　cout<<endl;　　}　　void Fath

100、er() //Father進程　　{apple++;　　Print();　　}　　void Mother() //Mother進程

101、　　{　　orange++;　　Print();　　}　　void Son1() //Son1進程<p&g

102、t;　　{orange--;　　Print();　　}　　void Son2() //Son2進程　　{orange--;　　Pr

103、int();　　}　　void Daughter1() //Daughter1進程　　{apple--;　　Print();<

104、;b>　　}　　void Daughter2() //Daughter2進程　　{　　apple--;　　Print();<

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