操作系统上机实验报告进程同步和通信-生产者和消费者问题模拟.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.30M 资料格式：doc 举报版权申诉

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操作系统实验报告计算机 0703 班 200729 实验 3 进程同步和通信-生产者和消费者问题模拟

1. 目的：调试、修改、运行模拟程序，通过形象化的状态显示，使学生理解进程的概念，了解同步和通信的过程，掌握进程通信和同步的机制，特别是利用缓冲区进行同步和通信的过程。通过补充新功能，使学生能灵活运用相关知识，培养创新能力。 2. 内容及要求： 1) 调试、运行模拟程序。 2) 发现并修改程序中不完善的地方。 3) 修改程序，使用随机数控制创建生产者和消费者的过程。 4) 在原来程序的基础上，加入缓冲区的写互斥控制功能，模拟多个进程存取一个公共缓冲区，当有进程正在写缓冲区时，其他要访问该缓冲区的进程必须等待，当有进程正在读取缓冲区时，其他要求读取的进程可以访问，而要求写的进程应该等待。 5) 完成 1)、2)、3）功能的,得基本分,完成 4)功能的加 2 分,有其它功能改进的再加 2 分 3. 程序说明：本程序是模拟两个进程，生产者（producer）和消费者(Consumer)工作。生产者每次产生一个数据，送入缓冲区中。消费者每次从缓冲区中取走一个数据。缓冲区可以容纳 8 个数据。因为缓冲区是有限的，因此当其满了时生产者进程应该等待，而空时，消费者进程应该等待；当生产者向缓冲区放入了一个数据，应唤醒正在等待的消费者进程，同样，当消费者取走一个数据后，应唤醒正在等待的生产者进程。就是生产者和消费者之间的同步。每次写入和读出数据时，都将读和写指针加一。当读写指针同样时，又一起退回起点。当写指针指向最后时，生产者就等待。当读指针为零时，再次要读取的消费者也应该等待。为简单起见，每次产生的数据为 0-99 的整数，从 0 开始，顺序递增。两个进程的调度是通过运行者使用键盘来实现的。 4. 程序使用的数据结构进程控制块：包括进程名，进程状态和执行次数。缓冲区：一个整数数组。缓冲区说明块：包括类型，读指针，写指针，读等待指针和写等待指针。 5. 程序使用说明启动程序后，如果使用'p'键则运行一次生产者进程，使用'c'键则运行一次消费者进程。通过屏幕可以观察到两个进程的状态和缓冲区变化的情况。 6．预习报告要求： 1）题目,目的,要求 2）初步理解的程序流程图 3）拟修改、补充的源程序，指出原来程序错误所在，并说明程序中拟加入的功

能。 4）新加功能预期运行结果的说明 6．实验报告要求： 1) 题目,目的,要求 2) 程序流程图 3) 最终运行的源程序及修改、补充的说明。 4) 运行结果及其说明七．源程序 */ */ */ */ */ PRODUCER_CONSUMER */ to produce message and The program also demonstrates the synchronism between PROGRAM NAME: This program simulates two processes, producer which put it into a buffer /***************************************************************/ /* /* /* continues /* [implemented by PIPE], and consumer which continues to get /* message from the buffer and use it. /* */ /* processes and uses of PIPE. /***************************************************************/ #include #define PIPESIZE 8 #define PRODUCER 0 #define CONSUMER 1 #define RUN 0 1 #define WAIT 2 #define READY 0 #define NORMAL #define SLEEP 1 2 #define AWAKE /* statu of process */ /* statu of process */ /* statu of process */ #include struct pcb { char *name; statu; time; }; struct pipetype { char type; int int /* times of execution */ writeptr; readptr; int int struct pcb *pointp; struct pcb *pointc; /* write wait point */ */ }; /* read wait point int pipe[PIPESIZE]; struct pipetype pipetb; struct pcb process[2]; main() { int output,ret,i;

char in[2]; int runp(),runc(),prn(); pipetb.type = 'c'; pipetb.writeptr = 0; pipetb.readptr = 0; pipetb.pointp = pipetb.pointc = NULL; process[PRODUCER].name = "Producer\0"; process[CONSUMER].name = "Consumer\0"; process[PRODUCER].statu = process[CONSUMER].statu = READY; process[PRODUCER].time = process[CONSUMER].time = 0; output = 0; printf("Now starting the program!\n"); printf("Press 'p' to run PRODUCER, press 'c' to run CONSUMER.\n"); printf("Press 'e' to exit from the program.\n"); for(i=0;i<1000;i++) { in[0]='N'; while(in[0]=='N') { scanf("%s",in); if(in[0]!='e'&&in[0]!='p'&&in[0]!='c') in[0]='N';} if(in[0]=='e') { printf("Program completed!\n"); exit(0); } if(in[0]=='p'&&process[PRODUCER].statu==READY) { output = (output+1)%100; if((ret=runp(output,process,pipe,&pipetb,PRODUCER))==SLEEP) pipetb.pointp = &process[PRODUCER]; if(ret==AWAKE) { (pipetb.pointc)->statu=READY; pipetb.pointc=NULL; runc(process,pipe,&pipetb,CONSUMER); } } if(in[0]=='c'&&process[CONSUMER].statu==READY) { if((ret=runc(process,pipe,&pipetb,CONSUMER))==SLEEP) pipetb.pointc = &process[CONSUMER]; if(ret==AWAKE) { (pipetb.pointp)->statu=READY; pipetb.pointp=NULL; runp(output,process,pipe,&pipetb,PRODUCER); } } if(in[0]=='p'&&process[PRODUCER].statu==WAIT) printf("PRODUCER is waiting, can't be scheduled.\n"); if(in[0]=='c'&&process[CONSUMER].statu==WAIT) printf("CONSUMER is waiting, can't be scheduled.\n"); prn(process,pipe,pipetb); in[0]='N'; } /* run producer */ } runp(out,p,pipe,tb,t) int out,pipe[],t; struct pcb p[]; struct pipetype *tb; { p[t].statu = RUN; printf("run PRODUCER. product %d ",out); if(tb->writeptr>=PIPESIZE) { p[t].statu=WAIT; return(SLEEP); }

pipe[tb->writeptr]=out; tb->writeptr++; p[t].time++; p[t].statu=READY; if((tb->pointc)!=NULL) return(AWAKE); return(NORMAL); /* run consumer */ } runc(p,pipe,tb,t) int pipe[],t; struct pcb p[]; struct pipetype *tb; { int c; p[t].statu = RUN; printf("run CONSUMER. "); if(tb->readptr>=tb->writeptr) { p[t].statu=WAIT; return(SLEEP); } c = pipe[tb->readptr]; tb->readptr++; printf(" use %d if(tb->readptr>=tb->writeptr) tb->readptr=tb->writeptr=0; p[t].time++; p[t].statu=READY; ",c); //if(tb->pointp!=NULL) if((tb->readptr)==0&&(tb->pointp)!=NULL) return(AWAKE); return(NORMAL); } prn(p,pipe,tb) int pipe[]; struct pipetype tb; struct pcb p[]; { int i; printf("\n "); for(i=0;i=tb.readptr)&&(i

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