操作系统.docx

1、操作系统课程设计报告课程名称： 操作系统课程设计设计题目： 进程同步模拟吃水果问题 系 别： 软件学院 专 业： 软件工程 学生姓名: 雷锹雷_ 学 号: 20131736 指导教师: 李佳航 目录1需求分析 21.1吃水果问题的描述 21.2问题的转换 22功能设计 32.1 数据结构 32.2模块说明 32.3 操作的流程图 53开发平台及源程序的主要部分 63.1开发平台 63.2源程序 74测试用例，运行结果与运行情况分析 124.1测试用例 124.2运行结果 125自我评价与总结 14进程同步模拟设计 吃水果问题1需求分析1.1吃水果问题的描述 桌上有一只盘子，只能放得下一个水果。

2、 爸爸专向盘中放苹果，妈妈专向盘中放桔子，女儿专等吃盘中的苹果，儿子专等吃盘中的桔子。用P、V操作写出它们能正确同步的程序。 1.2问题的转换这是进程同步问题的模拟，可以把向盘子放或取水果的每一个过程可以转为一个进程的操作，这些进程是互斥的，同时也存在一定的同步关系。通过编程实践时，实际是随机的调用人一个进程的操作，而这些进程的操作相当于程序中的函数调用。而计算机在执行时每一个时刻只能执行一个操作，这就默认了互斥。同步的模拟可以类似于函数调用时的前提关系即先决条件。这样进程同步模拟就完全可以通过函数的调用来实现。 具体的每一个操作的对应的函数的关系： 爸爸向盘子中放一个苹果：Father()

3、妈妈向盘子中放一个橘子：Mother() 儿子从盘子取一个苹果：Son() 女儿从盘子取一个橘子：Daugther() 2功能设计2.1 数据结构(1)用一个整型变量Plate_Size表示盘子，初始值为0，当放水果时Plate_Size加1，取水果时Plate_Size减1。变量Plate_Size的最大值为1，当为1时表示盘子已经满，此时若进行放水果操作，放水果将处于等待状态；为0时表示盘子为空，此时若进行取水果操作，取水果操作将处于等待状态。(2)整型变量orange和apple分别表示盘子中的橘子和苹果数目，初始都为0，Plate_Size=apple+orange。(3)用四个boo

4、l型的变量 Father_lag，Mother_lag，Son_lag，Daughter_lag，表示四个进程是否处于等待状态。处于等待时，变量值为true。(4)两个放水果进程进程同时处于等待状态时，若有取水果的操作将自动执行等待的放水果进程，执行按等待的先后顺序；一个取苹果或橘子进程同时候处于等待状态，若有放苹果或橘子的操作将自动执行等待的取进程，进行按等待的先后顺序。(5)用一个随机的函数产生03的4个整数，分别对应六个进程的调用。2.2模块说明2.2.1 主函数 用一个随机的函数产生03的4个整数，分别对应四个进程的调用，调用的次数可以自己输入，本程序共产生了10次随机的调用进程。2.

5、2.2 进程p,v操作 信号量初值S1=0，S2=0，S=1 其中S为盘子的互斥信号量，S1为苹果信号量，S2为桔子信号量。爸爸进程 妈妈进程 女儿进程 儿子进程 repeat repeat repeat repeat P(s) P(s) P(s1) P(s2) 放苹果放桔子 取苹果取桔子 V(s1)V(s2) V(s) V(s) until false until false until false until false 2.2.2 四个进程函数 爸爸向盘子中放一个苹果操作：Father() 妈妈向盘子中放一个橘子操作：Mother() 儿子从盘子取一个橘子操作：Son()女儿从盘子取一个

6、橘子操作：Daugther() 2.2.3 Print函数用于输出盘子中苹果和橘子的个数，水果总个数及有哪些进程处于等待状态。2.3 操作的流程图231放水果操作爸爸放苹果进程的操作流程图：232取水果操作 儿子取橘子的操作流程图：3开发平台及源程序的主要部分3.1开发平台 （1）使用系统：window xp（2）使用语言：c+（3）开发工具：c-free3.2源程序3.2.1各进程调用的函数void Father() /Father进程 apple+;void Mother() /Mother进程 orange+;void Son() /Son进程 orange-;void Daughter

7、() /Daughter进程 apple-;3.2.2 Print函数（打印盘子剩余水果及各进程等待状态）void Print() /打印盘子剩余水果及各进程的等待状态的进程 cout盘子中：apple个苹果,orange个橘子,共apple+orange个水果.endl; if(Father_lag=true) coutFather进程正在等待,; if(Mother_lag=true) coutMother进程正在等待,; if(Son_lag=true) coutSon进程正在等待,; if(Daughter_lag=true) coutDaughter进程正在等待,; if(Fathe

8、r_lag=false)&(Mother_lag=false)&(Son_lag=false) &(Daughter_lag=false)!=true) coutendl;3.2.3主函数int main()int k;srand(unsigned)time(NULL);/srand()函数产生一个以当前时间开始的随机种子 for(k=0;k10;k+) int i;cout第k+1次操作:endl;i=rand()%6; /随进生成1-5.Plate_Size=apple+orange;switch(i) case 0: coutFather调用.endl; if(Plate_Size=1)

9、 Father_lag=true;/Father()等待 Print(); if(Mother_lag=false) MonFa_c=1; else Father(); Print(); if(Daughter_lag=true) if(Daughter_b=1) Daughter_lag=false;/Daughter等待取消 cout处于等待的Daughter自动被调用endl; Daughter(); /处于等待的Daughter自动调用 Print(); Daughter_b=2; else if(Daughter_lag=true) Daughter_lag=false;/Daugh

10、ter等待取消 cout处于等待的Daughter自动被调用endl; Daughter(); /处于等待的Daughter()自动调用 Print(); Daughter_b=0; break;case 1:coutMother调用.endl;if(Plate_Size=1) Mother_lag=true; /等待 Print(); if(Father_lag=false) MonFa_c=1;elseMother();Print();if(Son_lag=true)if(Son_a=1) Son_lag=false;/Son等待取消 cout处于等待的Son自动被调用endl; Son(

11、); /处于等待的Son()自动调用 Print(); Son_a=1;else if(Son_lag=true) Son_lag=false; /Son等待取消 cout处于等待的Son自动被调用endl; Son(); /处于等待的Son()自动调用 Print(); Son_a=0; break;case 2: coutSon调用.endl;if(orange=0) Son_lag=true; /Son处于等待 Print(); else Son(); Print(); if(Father_lag=true)&(Mother_lag=true) if(MonFa_c=1) /Father

12、和Mother同时处于等待，但Father先等待，因此先调用 Father_lag=false; cout处于等待的Father自动被调用endl; Father(); Print(); MonFa_c=1; else /Father和Mother同时处于等待，但Mother先等待，因此先调用 Mother_lag=false; cout处于等待的Mother自动被调用endl; Mother(); Print(); MonFa_c=1; else if(Father_lag=true) /只有Father处于等待，调用 Father_lag=false; cout处于等待的Father自动被

13、调用endl; Father(); Print(); MonFa_c=0; else if(Mother_lag=true)/只有Mother处于等待，调用 Mother_lag=false; cout处于等待的Mother自动被调用endl; Mother(); Print(); MonFa_c=0; break; case 3: coutDaughter调用.endl; if(apple=0) Daughter_lag=true; /Daughter等待 Print(); else Daughter(); Print(); if(Father_lag=true)&(Mother_lag=t

14、rue) if(MonFa_c=1) /Father和Mother同时处于等待，但Father先 /等待，因此先调用 Father_lag=false; cout处于等待的Father自动被调用endl; Father(); Print(); MonFa_c=2; else /Father和Mother同时处于等待，但Mother先等待，因此先调用 Mother_lag=false; cout处于等待的Mother自动被调用endl; Mother(); Print(); MonFa_c=1; else if(Father_lag=true) /只有Father处于等待，调用 Father_l

15、ag=false; cout处于等待的Father自动被调用endl; Father(); Print(); MonFa_c=0; else if(Mother_lag=true) /只有Mother处于等待，调用 Mother_lag=false; cout处于等待的Mother自动被调用endl; Mother(); Print(); MonFa_c=0; break; return 0;4测试用例，运行结果与运行情况分析4.1测试用例 由于程序是模拟产生随机数的操作，执行相应的函数来模拟进程同步。可以将程序运行两次将会得到不同的结果。4.2运行结果运行结果图： 5自我评价与总结 此次试验收获很大，即熟悉了基础调用知识，有提高了编程能力以及分析问题的能力。使得我编程时可能出现的错误的认识，并如何去避免产生了新的认识。对于此题我觉得除了可以用随机函数来产生随机数来调用相应的进程函数，以及思考进程的随机调用，进程之间的相互关系麻烦些，不过对进程同步了解的更加透彻了。