东北大学操作系统实验三讲述.doc

操作系统实验报告 班 级物联网1302班学 号姓 名  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。 实验流程图 源程序 #includestdio.h #includestdlib.h #includestring.h #define PIPESIZE 8 enum Status { RUN, WAIT, READY }; #define NORMAL 0 #define SLEEP 1 #define AWAKE 2 struct PCB { char name[3]; enum Status status; int time; }; struct waitqueue { struct PCB pcb; struct waitqueue *next; }; struct PCB *producer; /* write wait point */ struct PCB *consumer; /* read wait point */ struct waitqueue *headerqueue, *tailqueue; int writeptr; int readptr; int writein, readout; int buffer[PIPESIZE]; int empty, full; void runp(char in[3]), runc(char in[3]), print(); int main() { char in[3]; writeptr = 0; readptr = 0; writein = 0; empty = PIPESIZE; full = 0; producer = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB)); consumer = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB)); headerqueue = (struct waitqueue *)malloc(sizeof(struct waitqueue)); headerqueue-next = NULL; tailqueue = headerqueue; producer-status = READY; consumer-status = WAIT; producer-time = consumer-time = 0; printf(Now starting the program!\n); printf(Press p1 to