信号量机制正文.doc

操作系统课程设计

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专业：计算机科学与技术
课程：操作系统
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目录
TOC\o"1-3"\u目录 PAGEREF_Toc297824096\h1
1．设计题目与要求 PAGEREF_Toc297824097\h2
1.1设计目的 PAGEREF_Toc297824098\h2
1.2设计要求 PAGEREF_Toc297824099\h2
2．总体设计思想 PAGEREF_Toc297824100\h2
2.1总体设计思想 PAGEREF_Toc297824101\h2
3．功能设计 PAGEREF_Toc297824102\h3
3.1数据结构设计 PAGEREF_Toc297824103\h3
3.2程序清单 PAGEREF_Toc297824104\h3
3.3运行结果 4
4.设计心得 5
5.参考资料 6
附录 7
程序源代码： 7

一．设计题目与要求
1.设计目的
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，利用信号量实现对资源共享的控制。
通过实现吃水果问题的同步,深入了解和掌握进程同步的原理。
设计要求
编程模拟实现这一问题的程序控制，分析处理过程。
吃水果问题的描述:
桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个水果。爸爸专门向盘中放苹果（apple），妈妈专门向盘子中放橘子（orange），两个儿子专门等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。
二．总体设计思想
1.总体设计思想流程
这是进程同步与互斥问题的模拟，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，这就是互斥的表现。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()妈妈向盘子中放一个橘子：Mother()
儿子1从盘子取一个橘子：Son1()儿子2从盘子取一个橘子：Son2()
女儿1从盘子取一个橘子：Daugther1()女儿2从盘子取一个橘子：Daugther2()
三．功能设计
1.数据结构设计
(1)用一个整型变量Plate_Size表示盘子里的水果数量，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2，当为2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，Plate_Size是爸爸和妈妈进行放水果的私有信号量。
(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，其中orange是儿子的私有变量，apple是女儿的私有变量，盘子中的总水果数是Plate_Size=apple+orange。
(3)用6个bool型的变量Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六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自动调用；两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自动调用。
(5)用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用。
2.程序清单
（1)主函数
用一个随机的函数产生0—5的6个整数，即i=rand()%6，分别对应六个进程的调用，调用的次数可以通过修改K值来实现，for(k=0;k<10;k++)，本程序共产生了10次随机的调用进程。
(2)6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1从盘子取一个橘子操作：Son1()
儿子2从盘子取一个橘子操作：Son2()
女儿1从盘子取一个橘子操作：Daugther1()
女儿2从盘子取一个橘子操作：Daugther2()
(3)Print函数
用于输出盘子中苹果和橘子的个数，水果总个数及哪些进程处于等待状态。

（4）P、V原语的描述
SemaphorePlate_Siz
Semaphoreappl
Semap