操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)---信號(hào)量的操作

1、<p>　　《操作系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　專業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　班級(jí)： </p><p>　　題目名稱： 信號(hào)量的操作 </p><p>　　完成日期： 2011年12月22日 </p><p><b>　　目錄</b&

2、gt;</p><p><b>　　第一章 概述2</b></p><p><b>　　1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?</b></p><p>　　2、開發(fā)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)環(huán)境：3</p><p><b>　　3、實(shí)驗(yàn)要求3</b></p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)

3、需求3</p><p>　　1．信號(hào)量的概念3</p><p>　　2．信號(hào)量的分類4</p><p>　　3．信號(hào)量于PV操作的關(guān)系4</p><p>　　第三章 實(shí)例分析5</p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)思想5</b></p><p>　　3．運(yùn)行結(jié)

4、果截圖10</p><p><b>　　4．總結(jié)11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p><b>　　1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>

5、;　　了解信號(hào)量機(jī)制，了解并掌握進(jìn)程同步和互斥機(jī)制，熟悉信號(hào)量的操作函數(shù)，利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)對共享資源的控制。</p><p>　　2、開發(fā)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)環(huán)境：</p><p>　　系統(tǒng)平臺(tái)：windows環(huán)境</p><p>　　實(shí)現(xiàn)語言：C++語言</p><p>　　開發(fā)工具：Microsoft Visual C++ 6.0</p>

6、<p><b>　　3、實(shí)驗(yàn)要求</b></p><p>　　通過對windows系統(tǒng)的內(nèi)核同步對象mutexes和semaphores的使用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步的控制。</p><p>　　利用CreateSemaphore、WaitForSingleObject等函數(shù)檢測內(nèi)核同步對象的狀態(tài)。</p><p><b>　　第

7、二章 設(shè)計(jì)需求</b></p><p><b>　　1．信號(hào)量的概念</b></p><p>　　信號(hào)量(Semaphore)，有時(shí)被稱為信號(hào)燈，是在多線程環(huán)境下使用的一種設(shè)施，是可以用來保證兩個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵代碼段不被并發(fā)調(diào)用。在進(jìn)入一個(gè)關(guān)鍵代碼段之前，線程必須獲取一個(gè)信號(hào)量；一旦該關(guān)鍵代碼段完成了，那么該線程必須釋放信號(hào)量。其它想進(jìn)入該關(guān)鍵代碼段的線程必

8、須等待直到第一個(gè)線程釋放信號(hào)量。為了完成這個(gè)過程，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)信號(hào)量VI，然后將Acquire Semaphore VI以及Release Semaphore VI分別放置在每個(gè)關(guān)鍵代碼段的首末端。確認(rèn)這些信號(hào)量VI引用的是初始創(chuàng)建的信號(hào)量。</p><p><b>　　2．信號(hào)量的分類</b></p><p>　　信號(hào)量按其用途分為兩種： </p>&

9、lt;p>　　（1）公用信號(hào)量：初值常常為1，用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的互斥。相關(guān)進(jìn)程均可對其執(zhí)行P、V操作。 </p><p>　　（2） 私有信號(hào)量：初值常常為可用資源數(shù)，多用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步。擁有該信號(hào)量的一類進(jìn)程可以對其執(zhí)行P操作，而另一類進(jìn)程可以對其執(zhí)行V操作，多用于并發(fā)進(jìn)程的同步。</p><p>　　信號(hào)量按照取值可以分為兩種：</p><p>　　（1）

10、二元信號(hào)量： 僅允許取0和1，主要用于解決進(jìn)程互斥；</p><p>　?。?） 一般信號(hào)量（計(jì)數(shù)信號(hào)量）：允許取任意整數(shù)值，主要用于解決進(jìn)程同步問題。</p><p>　　3．信號(hào)量于PV操作的關(guān)系</p><p><b>　　P 操作</b></p><p><b>　　信號(hào)量的值減一</b>&

11、lt;/p><p>　　如果滿足if條件，執(zhí)行了P操作的進(jìn)程會(huì)掛起，P操作語句之后的語句都不會(huì)再執(zhí)行。</p><p>　　被掛起的進(jìn)程，除非另一個(gè)進(jìn)程調(diào)用V()來喚醒它，否則永遠(yuǎn)不會(huì)執(zhí)行。</p><p><b>　　V 操作</b></p><p><b>　　信號(hào)量的值加一</b></p&g

12、t;<p>　　如果滿足if條件，執(zhí)行V操作的進(jìn)程會(huì)去喚醒另一個(gè)正在等待的進(jìn)程（被掛起的進(jìn)程）。</p><p>　　執(zhí)行V操作的進(jìn)程不會(huì)自愿停止， V操作后面的語句會(huì)接著執(zhí)行</p><p>　　被喚醒的進(jìn)程只是進(jìn)入了就緒隊(duì)列，并不一定有機(jī)會(huì)馬上被執(zhí)行</p><p>　　被喚醒的進(jìn)程，從掛起點(diǎn)接著執(zhí)行，也就是P操作之后的語句</p>

13、<p><b>　　第三章 實(shí)例分析</b></p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　假設(shè)某個(gè)飯店有一公共廁所，但是不分男女，老板規(guī)定，當(dāng)有男生上廁所時(shí)，其他男生可以進(jìn)去，女生不能進(jìn)入，有女生先進(jìn)去的時(shí)候其他女生可以進(jìn)去，男生不能進(jìn)入</p><p><b>　　2. 程

14、序代碼</b></p><p>　　#include <windows.h></p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#define THREADCOUNT 40</p><p>　　HANDLE ghEvent; </p><p>　　int

15、iCurrentBoy = 0;</p><p>　　int iCurrentgirl = 0;</p><p>　　DWORD WINAPI BoyWereWCing( LPVOID );</p><p>　　DWORD WINAPI girlWereWCing( LPVOID );</p><p>　　void main()</p&

16、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　HANDLE aThread[THREADCOUNT];</p><p>　　DWORD ThreadID;</p><p><b>　　int i;</b></p><p>　　// Create a mutex with n

17、o initial owner</p><p>　　ghEvent = CreateEvent( </p><p>　　NULL, // default security attributes</p><p>　　FALSE, // be Manual Reset</p><p>　　TRUE

18、, // initially not owned</p><p>　　NULL); // unnamed mutex</p><p>　　if (ghEvent == NULL) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf("Cre

19、ateEvent error: %d\n", GetLastError());</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　// Create worker threads</p><p>　　for( i=0; i &l

20、t; THREADCOUNT; i+=2 )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　aThread[i] = CreateThread( </p><p>　　NULL, // default security attributes</p><p>　　0, // de

21、fault stack size</p><p>　　(LPTHREAD_START_ROUTINE) BoyWereWCing, </p><p>　　NULL, // no thread function arguments</p><p>　　0, // default creation flags</p><

22、p>　　&ThreadID); // receive thread identifier</p><p>　　if( aThread[i] == NULL )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf("CreateThread error: %d\n", GetLastErro

23、r());</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　aThread[i+1] = CreateThread( </p><p>　　NULL, // default security attributes</p

24、><p>　　0, // default stack size</p><p>　　(LPTHREAD_START_ROUTINE) girlWereWCing, </p><p>　　NULL, // no thread function arguments</p><p>　　0, // def

25、ault creation flags</p><p>　　&ThreadID); // receive thread identifier</p><p>　　if( aThread[i+1] == NULL )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf("Create

26、Thread error: %d\n", GetLastError());</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　// Wait for all thre

27、ads to terminate</p><p>　　WaitForMultipleObjects(THREADCOUNT, aThread, TRUE, INFINITE);</p><p>　　// Close thread and mutex handles</p><p>　　for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ )</p

28、><p>　　CloseHandle(aThread[i]);</p><p>　　CloseHandle(ghEvent);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　DWORD WINAPI BoyWereWCing( LPVOID lpParam )</p><p><b

29、>　　{ </b></p><p>　　DWORD dwWaitResult; </p><p>　　if( iCurrentBoy == 0 )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dwWaitResult = WaitForSingleObject( </p>

30、<p>　　ghEvent, // handle to mutex</p><p>　　INFINITE); // no time-out interval</p><p>　　iCurrentBoy++;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</

31、b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　dwWaitResult = WAIT_OBJECT_0;</p><p>　　iCurrentBoy++;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　switch (dwWaitRes

32、ult) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　// The thread got ownership of the mutex</p><p>　　case WAIT_OBJECT_0: </p><p><b>　　__try { </b></p><

33、p>　　// TODO: was bathing</p><p>　　printf("Boy Were WCing...\n");</p><p>　　iCurrentBoy--;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　__finally { </p>&l

34、t;p>　　// Release ownership of the mutex object</p><p>　　if(iCurrentBoy == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (! SetEvent(ghEvent)) </p><p><b>　　{ <

35、;/b></p><p>　　// Deal with error.</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　break; &

36、lt;/b></p><p>　　// The thread got ownership of an abandoned mutex</p><p>　　case WAIT_ABANDONED: </p><p>　　return FALSE; </p><p><b>　　}</b></p><

37、;p>　　return TRUE; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　DWORD WINAPI girlWereWCing( LPVOID lpParam )</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　DWORD dwWaitResult; &l

38、t;/p><p>　　if( iCurrentgirl == 0 )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dwWaitResult = WaitForSingleObject( </p><p>　　ghEvent, // handle to mutex</p><p>

39、　　INFINITE); // no time-out interval</p><p>　　iCurrentgirl++;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p>&

40、lt;p>　　dwWaitResult = WAIT_OBJECT_0;</p><p>　　iCurrentgirl++;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　switch (dwWaitResult) </p><p><b>　　{</b></p>

41、<p>　　// The thread got ownership of the mutex</p><p>　　case WAIT_OBJECT_0: </p><p><b>　　__try { </b></p><p>　　// TODO: was bathing</p><p>　　printf(&qu

42、ot;girl Were WCing...\n");</p><p>　　iCurrentgirl--;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　__finally { </p><p>　　// Release ownership of the mutex object</p>

43、;<p>　　if(iCurrentgirl == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (! SetEvent(ghEvent)) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　// Deal with error.</p&g

44、t;<p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　break; </b></p><p>　　// The thread got ownersh

45、ip of an abandoned mutex</p><p>　　case WAIT_ABANDONED: </p><p>　　return FALSE; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　return TRUE; </p><p><b>　　}<

46、;/b></p><p><b>　　3．運(yùn)行結(jié)果截圖</b></p><p><b>　　4．總結(jié)</b></p><p>　　剛剛看到課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求時(shí)，不禁有點(diǎn)無從下手的感覺。經(jīng)過一番思考后，才決定選擇設(shè)計(jì)“進(jìn)程機(jī)制與并發(fā)程序設(shè)計(jì)——Windows下生產(chǎn)者與消費(fèi)者的問題實(shí)現(xiàn)”這部分。設(shè)計(jì)這部分不僅僅需要用到

47、C/C++編程，還需要編寫相關(guān)的PV原語。由于自己的PV原語部分和C/C++編程學(xué)的不是很好，因此對我來說有點(diǎn)難。于是我就積極利用書本上的知識(shí)來編寫PV原語，C/C++編程是參考書上的指點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)資源編寫出來的。不懂得地方查資料、上網(wǎng)找、問問其他同學(xué)，最后終于慢慢的把課程設(shè)計(jì)做出來了。通過這次課程設(shè)計(jì)，才感覺到自己還是平時(shí)動(dòng)手少 ，要經(jīng)常動(dòng)手去做實(shí)驗(yàn)才能真正學(xué)到東西。尤其是一些C/C++編程和PV原語的編寫更需要平時(shí)多加練習(xí)才能學(xué)好用好

48、。特別是C/C++編程在遇到語法有多處錯(cuò)誤時(shí)，不能急，要冷靜下來慢慢修改，知道程序正確。雖然是自己獨(dú)立做的課程設(shè)計(jì)，但是其中還是有很多不懂的東西是問同學(xué)的，因此了解到學(xué)習(xí)不是單獨(dú)的，應(yīng)該是相互交流相互學(xué)習(xí)的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)原理與應(yīng)用 孔憲軍 呂濱（本學(xué)期教科書）</p>