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1、操作系统操作系统课程设计课程设计 专业： 计算机科学与技术 班级： 学 号姓 名成绩 题目名称： 信号量的操作 完成日期： 2011 年 12 月 22 日 目录目录 第一章第一章 概述概述 -2 1 1实验目的实验目的 -2 2 2、开发平台及实验环境：、开发平台及实验环境： -3 3 3、实验要求、实验要求 -3 第二章第二章 设计需求设计需求-3 1 1信号量的概念信号量的概念 -3 2 2信号量的分类信号量的分类 -4 3 3信号量于信号量于 PVPV 操作的关系操作的关系-4 第三章第三章 实例分析实例分析-5 1 1设计思想设计思想 -5 3 3运行结果截图运行结果截图 -10 4
2、 4总结总结-11 参考文献参考文献-12 第一章第一章 概述概述 1 1实验目的实验目的 了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量 的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。 2 2、开发平台及实验环境：、开发平台及实验环境： 系统平台：windows 环境 实现语言：C+语言 开发工具：Microsoft Visual C+ 6.0 3 3、实验要求、实验要求 通过对 windows 系统的内核同步对象 mutexes 和 semaphores 的 使用来实现进程同步的控制。 利用 CreateSemaphore、WaitForSingleObject 等函数检测内核同步
3、 对象的状态。 第二章第二章 设计需求设计需求 1 1信号量的概念信号量的概念 信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使 用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调 用。在进入一个关键代码段之前，线程必须获取一个信号量；一旦 该关键代码段完成了，那么该线程必须释放信号量。其它想进入该 关键代码段的线程必须等待直到第一个线程释放信号量。为了完成 这个过程，需要创建一个信号量 VI，然后将 Acquire Semaphore VI 以及 Release Semaphore VI 分别放置在每个关键代码段的首末端。 确认这些信号量 VI 引用的是初始创建的信
4、号量。 2 2信号量的分类信号量的分类 信号量按其用途分为两种： （1）公用信号量：初值常常为 1，用来实现进程间的互斥。相关进 程均可对其执行 P、V 操作。 （2） 私有信号量：初值常常为可用资源数，多用来实现进程同步。 拥有该信号量的一类进程可以对其执行 P 操作，而另一类进程可以 对其执行 V 操作，多用于并发进程的同步。 信号量按照取值可以分为两种： （1） 二元信号量： 仅允许取 0 和 1，主要用于解决进程互斥； （2） 一般信号量（计数信号量）：允许取任意整数值，主要用于 解决进程同步问题。 3 3信号量于信号量于 PVPV 操作的关系操作的关系 P 操作 信号量的值减一 如果
5、满足 if 条件，执行了 P 操作的进程会挂起，P 操作语 句之后的语句都不会再执行。 被挂起的进程，除非另一个进程调用 V()来唤醒它，否则永 远不会执行。 V 操作 信号量的值加一 如果满足 if 条件，执行 V 操作的进程会去唤醒另一个正在 等待的进程（被挂起的进程） 。 执行 V 操作的进程不会自愿停止， V 操作后面的语句会接 着执行 被唤醒的进程只是进入了就绪队列，并不一定有机会马上 被执行 被唤醒的进程，从挂起点接着执行，也就是 P 操作之后的 语句 第三章第三章 实例分析实例分析 1 1设计思想设计思想 假设某个饭店有一公共厕所，但是不分男女，老板规定，当有男生 上厕所时，其他
6、男生可以进去，女生不能进入，有女生先进去的时 候其他女生可以进去，男生不能进入 2.2. 程序代码程序代码 #include #include #define THREADCOUNT 40 HANDLE ghEvent; int iCurrentBoy = 0; int iCurrentgirl = 0; DWORD WINAPI BoyWereWCing( LPVOID ); DWORD WINAPI girlWereWCing( LPVOID ); void main() HANDLE aThreadTHREADCOUNT; DWORD ThreadID; int i; / Create
7、a mutex with no initial owner ghEvent = CreateEvent( NULL, / default security attributes FALSE, / be Manual Reset TRUE, / initially not owned NULL); / unnamed mutex if (ghEvent = NULL) printf(CreateEvent error: %dn, GetLastError(); return; / Create worker threads for( i=0; i THREADCOUNT; i+=2 ) aThr
8、eadi = CreateThread( NULL, / default security attributes 0, / default stack size (LPTHREAD_START_ROUTINE) BoyWereWCing, NULL, / no thread function arguments 0, / default creation flags / receive thread identifier if( aThreadi = NULL ) printf(CreateThread error: %dn, GetLastError(); return; aThreadi+
9、1 = CreateThread( NULL, / default security attributes 0, / default stack size (LPTHREAD_START_ROUTINE) girlWereWCing, NULL, / no thread function arguments 0, / default creation flags / receive thread identifier if( aThreadi+1 = NULL ) printf(CreateThread error: %dn, GetLastError(); return; / Wait fo
10、r all threads to terminate WaitForMultipleObjects(THREADCOUNT, aThread, TRUE, INFINITE); / Close thread and mutex handles for( i=0; i THREADCOUNT; i+ ) CloseHandle(aThreadi); CloseHandle(ghEvent); DWORD WINAPI BoyWereWCing( LPVOID lpParam ) DWORD dwWaitResult; if( iCurrentBoy = 0 ) dwWaitResult = Wa
11、itForSingleObject( ghEvent, / handle to mutex INFINITE); / no time-out interval iCurrentBoy+; else dwWaitResult = WAIT_OBJECT_0; iCurrentBoy+; switch (dwWaitResult) / The thread got ownership of the mutex case WAIT_OBJECT_0: _try / TODO: was bathing printf(Boy Were WCing.n); iCurrentBoy-; _finally /
12、 Release ownership of the mutex object if(iCurrentBoy = 0) if (! SetEvent(ghEvent) / Deal with error. break; / The thread got ownership of an abandoned mutex case WAIT_ABANDONED: return FALSE; return TRUE; DWORD WINAPI girlWereWCing( LPVOID lpParam ) DWORD dwWaitResult; if( iCurrentgirl = 0 ) dwWait
13、Result = WaitForSingleObject( ghEvent, / handle to mutex INFINITE); / no time-out interval iCurrentgirl+; else dwWaitResult = WAIT_OBJECT_0; iCurrentgirl+; switch (dwWaitResult) / The thread got ownership of the mutex case WAIT_OBJECT_0: _try / TODO: was bathing printf(girl Were WCing.n); iCurrentgi
14、rl-; _finally / Release ownership of the mutex object if(iCurrentgirl = 0) if (! SetEvent(ghEvent) / Deal with error. break; / The thread got ownership of an abandoned mutex case WAIT_ABANDONED: return FALSE; return TRUE; 3 3运行结果截图运行结果截图 4 4总结总结 刚刚看到课程设计的内容与要求时，不禁有点无从下手的感觉。经 过一番思考后，才决定选择设计“进程机制与并发程序
15、设计 Windows 下生产者与消费者的问题实现”这部分。设计这部分不仅 仅需要用到 C/C+编程，还需要编写相关的 PV 原语。由于自己的 PV 原语部分和 C/C+编程学的不是很好，因此对我来说有点难。于是 我就积极利用书本上的知识来编写 PV 原语，C/C+编程是参考书上 的指点以及网络资源编写出来的。不懂得地方查资料、上网找、问 问其他同学，最后终于慢慢的把课程设计做出来了。通过这次课程 设计，才感觉到自己还是平时动手少 ，要经常动手去做实验才能真 正学到东西。尤其是一些 C/C+编程和 PV 原语的编写更需要平时多 加练习才能学好用好。特别是 C/C+编程在遇到语法有多处错误时， 不能急，要冷静下来慢慢修改，知道程序正确。虽然是自己独立做 的课程设计，但是其中还是有很多不懂的东西是问同学的，因此了 解到学习不是单独的，应该是相互交流相互学习的。 参考文献参考文献 1、计算机网络操作系统原理与应用 孔宪军 吕滨（本学期教科书） 2、网络操作系统课程设计计划书 陈卫老师 3、C 程序设计（第三版） 谭浩强