操作系统实验报告 生产者

肇庆学院计算机学院实验报告专业网络工程班级10网工1班姓名学号课程名称计算机操作系统学年2011--2012学期1口/2| 课程类别专业必修・限选口任选口实践口实验名称：实验四生产者一一消费者问题算法的实现（选做）•实验内容:实验时间：2012年5月9日•实验内容:问题描述：一组生产者向一组消费者提供消息，它们共享一个有界缓冲池，生产者向其中投放消息，消费者从中取得消息。假定这些生产者和消费者互相等效，只要缓冲池未满，生产者可将消息送入缓冲池，只要缓冲池未空，消费者可从缓冲池取走一个消息。功能要求：根据进程同步机制，编写一个解决上述问题的程序，可显示缓冲池状态、放数据、取数据等过程。n个缓冲区n个缓冲区（Buffer）•实验目的及要求：一、 目的了解信号量的使用。加深对信号量机制的理解。要求理解生产者与消费者问题模型，掌握解决该问题的算法思想。掌握正确使用同步机制的方法。•实验内容、方法与步骤：（使用附页填写并附在本页后）•实验结果：（使用附页填写并附在本页后）•小结：本次课程设是关于生产者与消费者之间互斥和同步的问题。问题的实质是P、V操作，实验设一个共享缓冲区，生产者和消费者互斥的使用，当一个线程使用缓冲区的时候，另一个让其等待直到前一个线程释放缓冲区为止。生产者与消费者是一个与现实有关的经典问题，与“和尚挑水”问题的原理相同，通过此原理举一反三可以解决其他类似的问题。过本课程设计，我们对操作系统的p、v进一步的认识，深入的了解p、v操作的实质和其重要性。课本的理论知识进一步阐述了现实中的实际问题。分数:批阅老师:2012年月日

分数:批阅老师:2012年月日肇庆学院计算机学院肇庆学院计算机学院实验报告(附页)实验内容、方法与步骤：实验方法与步骤：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。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。程序结构图：生产指针 浦普指针Consufiier1Consumer2生产指针 浦普指针Consufiier1Consumer2ConsumerNProducer2ProducerM满/空共享缓冲区指针移动方向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。生产者与消费者问题算法的实现代码#include<windows.h>#include<iostream>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_hFullSemaphoreCreateSemaphore(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handleDWORDproducerID[CONSUMERS_COUNT];//生产者线程的标识符DWORDconsumerID[THREADS_COUNT];/艄费者线程的标识符〃创建生产者线程for(inti=0;i<PRODUCERS_COUNT;++i){hThreads[i]=CreateThread(NULL,0jProducer,NULL,0,&producerID[i]);if(hThreads[i]==NULL)return-1;}〃创建消费者线程for(i=0;i<CONSUMERS_COUNT;++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"<<std::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"<<std::endl;//输出缓冲区当前的状态for(inti=0;i<SIZE_OF_BUFFER;++i){std::cout<<i<<":"<<g_buffer[i];if(i==in)std::cout<<"<--生产”；if(i==out)std::cout<<”<--消费”；std::cout<<std::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"<<std::endl;〃输出缓冲区当前的状态for(inti=0;i<SIZE_OF_BUFFER;++i){std::cout<<i<<":"<<g_buffer[i];if(i==in)std::cout<<"<--生产”；if(i==out)std::cout<<"<--消费”；std::cout<<std::endl;}}//消耗一个产品voidConsume(){std::cerr<<"Consuming"<<ConsumeID<<"...";std::cerr<<"Succeed"<<std::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;}区区区区区ffffffffff实验结果：1.一个消费者三个生产者:2ICJW'区区区区区ffffffffff实验结果：1.一个消费者三个生产者:2ICJW'•进程同步实验一一生产者与消费善问题算法实现%£消费者…BglWW产一个产品编号为：3M新生产的产品放入缓神区..显示缓神区当前的状态，号号编12品产号^0123456789区区区区区区区区区区区ffffffffff抑ffffffffff2.2.三个生产者三个消费者:圈程同步实验一生产者与消费者问题算法实现ksx3[打消费者…愚回&肖耕产品:-虫产一个产品 编号为&5卜巴新生产的产品放入缓冲区一屈示缓冲区当前的状态二消费生产0000消费生产00000，押冲冲冲冲冲神户户户外-KEKEKEKEKEKEKEKEKEKE■i<i-_..4I:，；：；：：：；：；：；：：：3・三个消费者一个生产者:短口玛由冀谴程同步实验一产漕与消费者问题管法实现活x3[3个消费者..H3屈f二不A富 羸尊化新生产的产品放入缓抻