東北大學作業系統實驗三報告

作業系統實驗報告

實驗3 程序同步和通訊-生產者和消費者問題模擬

1. 目的：

除錯、修改、執行模擬程式，通過形象化的狀態顯示，使學生理解程序的概念，了解同步和通訊的過程，掌握程序通訊和同步的機制，特別是利用緩衝區進行同步和通訊的過程。通過補充新功能，使學生能靈活運用相關知識，培養創新能力。

2. 內容及要求：

1) 除錯、執行模擬程式。

2) 發現並修改程式中不完善的地方。

3) 修改程式，使用隨機數控制建立生產者和消費者的過程。

4) 在原來程式的基礎上，加入緩衝區的寫互斥控制功能，模擬多個程序訪問乙個公共緩衝區，當有程序正在寫緩衝區時，其他要訪問該緩衝區的程序必須等待，當有程序正在讀取緩衝區時，其他要求讀取的程序可以訪問，而要求寫的程序應該等待。

5) 完成1)、2)、3）功能的,得基本分,完成4)功能的加2分,有其它功能改進的再加2分

3. 程式說明：

本程式是模擬兩個程序，生產者（producer）和消費者(consumer)工作。生產者每次產生乙個資料，送入緩衝區中。消費者每次從緩衝區中取走乙個資料。

緩衝區可以容納8個資料。因為緩衝區是有限的，因此當其滿了時生產者程序應該等待，而空時，消費者程序應該等待；當生產者向緩衝區放入了乙個資料，應喚醒正在等待的消費者程序，同樣，當消費者取走乙個資料後，應喚醒正在等待的生產者程序。就是生產者和消費者之間的同步。

每次寫入和讀出資料時，都將讀和寫指標加一。當讀寫指標同樣時，又一起退回起點。當寫指標指向最後時，生產者就等待。當讀指標為零時，再次要讀取的消費者也應該等待。

為簡單起見，每次產生的資料為0-99的整數，從0開始，順序遞增。兩個程序的排程是通過執行者使用鍵盤來實現的。

4. 程式使用的資料結構

程序控制塊：包括程序名，程序狀態和執行次數。

緩衝區：乙個整數陣列。

緩衝區說明塊：包括型別，讀指標，寫指標，讀等待指標和寫等待指標。

5. 程式使用說明

啟動程式後，如果使用'p'鍵則執行一次生產者程序，使用'c'鍵則執行一次消費者程序。通過螢幕可以觀察到兩個程序的狀態和緩衝區變化的情況。

6.實驗流程圖

源程式#include

#include

#define pipesize 8

enum status ;

#define normal 0

#define sleep 1

#define awake 2

struct pcb

;struct waitqueue

;struct pcb *producer; /* write wait point */

struct pcb *consumerread 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()

if ('p' == in[0])

else if ('c' == in[0])

else

print();

printf("\n");

}}void runp(char in[3])

producer->status = wait;

printf("producer %s process is waiting, can't be scheduled.\n", in);

struct waitqueue *p = (struct waitqueue *)malloc(sizeof(struct waitqueue));

strcpy(p-> in);

p->pcb.status = wait;

p->pcb.time = producer->time + 1;

p->next = null;

tailqueue->next = p;

tailqueue = p;

full++;

}else

else

}}void runc(char in[3])

consumer->status = wait;

printf("consumer %s is waiting, can't be scheduled.\n",in);

struct waitqueue *p = (struct waitqueue *)malloc(sizeof(struct waitqueue));

strcpy(p-> in);

p->pcb.status = wait;

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