操作系统
课程设计报告
专业 计算机科学与技术
丁可 B计123班 1210704314 李先锋 2015年11月20日
学生姓名 班学
级 号
指导教师 完成日期
信息工程学院
题目：生产者-消费者问题的模拟实现
一、设计目的
本课程设计是学习完“操作系统原理”课程后进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，更好地掌握操作系统的原理及实现方法，加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。
二、设计内容
1、概述
用进程同步方法解决“生产者-消费者”问题，C或C++语言实现。 1、设计目的
通过研究进程并发和信号量机制，实现生产者-消费者问题的并发控制。 2、设计要求
1）每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内容，当前指针位置和生产者/消费者进程的标识符。
说明：有界缓冲区（提示：有界缓冲区可用数组实现）内设有20个存储单元，放入/取出的数据项设定为1-20这20个整型数。
2）生产者和消费者各有两个以上。
3）多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作的函数代码。 2、设计原理
在同一个进程地址空间内执行的两个线程生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。 3、详细设计及编码 定义两个信号量
HANDLE g_hFullSemaphore;//资源信号量：缓冲区满
HANDLE g_hEmptySemaphore;//资源信号量：缓冲区空 unsigned short in = 0;//用于记录生产者的指针位置 unsigned short out = 0;//用于记录消费者的指针位置 HANDLE g_hMutex;//线程间的互斥信号量
生产者进程 while(TRUE){
生产一个产品;
P(g_hEmptySemaphore); P(mutex1)；
产品送往buffer（in）； in=(in+1)mod n； V(mutex1);
V(g_hFullSemaphore); } 消费者进程 while(TRUE){
P(g_hFullSemaphore); P(mutex2)；
从buffer（out）中取出产品； out=(out+1)mod n； V（mutex2）；
V(g_hEmptySemaphore);
（算法流程图、编程及程序注释等） 主要的方法：
4、运行结果分析 1、运行示例
在 c++中运行源程序 ,程序主界面截图.按回车及申请资源和缓冲区进行 p 操作和申请互斥(生产者和消费者都是2个)
（运行界面截图、界面说明、输入输出数据说明和分析等） 附录代码：
#include
const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 20;//有界缓冲区长度
int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//开辟缓冲区?用数组表示?可以看成是一个循环队列 unsigned short ProductID = 0;//新生产出来的产品的产品号 unsigned short ConsumeID = 0;//被消耗的产品的产品号
unsigned short in = 0;//产品进缓冲区时的缓冲区下标?用于记录生产者的指针位置 unsigned short out = 0;//产品出缓冲区时的缓冲区下标?用于记录消费者的指针位置 bool g_continue = 1;//控制程序运行：1 表示继续运行?0 表示停止运行 HANDLE g_hMutex;//线程间的互斥信号量
HANDLE g_hFullSemaphore;//资源信号量：缓冲区满 HANDLE g_hEmptySemaphore;//资源信号量：缓冲区空 DWORD WINAPI Producer(LPVOID);//生产者线程 DWORD WINAPI Consumer(LPVOID);//消费者线程
const unsigned short PRODUCERS_COUNT=2;//生产者的个数
const unsigned short CONSUMERS_COUNT=2;//消费者的个数 const unsigned short
THREADS_COUNT=PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;//总线程数