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操作系统 实 验 报 告 课程名称 操作系统实验 课程编号 0906553 实验项目名称 进程的同步 学号 年级 姓名 专业 学生所在学院 指导教师 实验室名称地点 哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院 第五讲 进程的同步 一、实验概述 1. 实验名称 进程的同步 2. 实验目的 ??使用EOS的信号量，编程解决生产者—消费者问题，理解进程同步的意义。 ??调试跟踪EOS信号量的工作过程，理解进程同步的原理。 ??修改EOS的信号量算法，使之支持等待超时唤醒功能（有限等待），加深理解进程同步的原理。 3. 实验类型 验证，设计 4. 实验内容 4.1 准备实验 4.2 使用EOS的信号量解决生产者－消费者问题 4.3 调试EOS信号量的工作过程 4.3.1 创建信号量 4.3.2 等待、释放信号量 4.3.2.1 等待信号量（不阻塞） 4.3.2.2 释放信号量（不唤醒） 4.3.2.3 等待信号量（阻塞） 4.3.2.4 释放信号量（唤醒） 4.4 修改EOS的信号量算法 二、实验环境 操作系统集成实验环境 OS Lab ? EOS 操作系统 三、实验过程 1. 设计思路和流程图 2. 需要解决的问题及解答 (1). P143生产者在生产了13号产品后本来要继续生产14号产品，可此时生产者为什么必须等待消费者消费了4号产品后，才能生产14号产品呢？生产者和消费者是怎样使用同步对象来实现该同步过程的呢？ 答：此时生产了0-13号14个产品，消费了0-3号4个产品，缓冲区都占满了。只有缓冲区有空闲生产者才能生产东西，有权向里面放东西。所以它必须等到消费者，取走产品，有空闲缓冲区时，才继续生产14号产品。 (2). P145-3.4 修改EOS的信号量算法(只看一次消费1个产品的，一次消费2个产品的可以写到实验报告中) 答：见之后部分 (3). 思考在ps/semaphore.c文件内的PsWaitForSemaphore和PsReleaseSemaphore函数中，为什么要使用原子操作？ 答：原子操作要求一旦开始就要运行到结束，不能有中断。在执行等待信号量和释放信号量的时候，不允许cpu响应外部中断，所以使用原子操作。 (4). 绘制ps/semaphore.c文件内PsWaitForSemaphore和PsReleaseSemaphore函数的流程图。 PsWaitForSemaphore Ps Release Semaphore 3. 主要数据结构、实现代码及其说明 ps/semaphore.c文件 #include psp.h VOID PsInitializeSemaphore( IN PSEMAPHORE Semaphore, IN LONG InitialCount, IN LONG MaximumCount) /*++ 功能描述： 初始化信号量结构体。 参数： Semaphore -- 要初始化的信号量结构体指针。 InitialCount -- 信号量的初始值，不能小于 0 且不能大于 MaximumCount。 MaximumCount -- 信号量的最大值，必须大于 0。 返回值：无。 --*/ { ASSERT(InitialCount = 0 InitialCount = MaximumCount MaximumCount 0); Semaphore-Count = InitialCount; Semaphore-MaximumCount = MaximumCount; ListInitializeHead(Semaphore-WaitListHead); } STATUS PsWaitForSemaphore( IN PSEMAPHORE Semaphore, IN ULONG Milliseconds) /*++ 功能描述： 信号量的 Wait 操作（P 操作）。 参数： Semaphore -- Wait 操作的信号量对象。 Milliseconds -- 等待超时上限，单位毫秒。 返回值： STATUS_SUCCESS。 当你修改信号量使之支持超时唤醒功能后，如果等待超时，应该返回 STATUS_TIMEOUT。 --*/ { BOOL IntState; STATUS flag; ASSERT(KeGetIntNesting() == 0); // 中断环境下不能调用此函数。 IntState = KeEnableInterrupts(FALSE); // 开始原子操作，禁