操作系统实验三分析解析.docx

1、操作系统实验三分析解析实验三 P 、 V 原语的模拟实现一、实验目的1)理解信号量相关理论；2)掌握记录型信号量结构；3)掌握 P、 V 原语实现机制。二、 实验内容本实验针对操作系统中信号量相关理论进行实验，要求实验者输入实验指导书提供的代码并进行测试。代码主要模拟信号量的 P 操作（ down ）和 V 操作（ up）。1)信号量信号量也称为信号锁，主要应用于进程间的同步和互斥，在用于互斥时，通常作为资源锁。信号量通常通过两个原子操作 dwon(P) 和 up(V) 来访问。 dwon 操作使信号量的值 +1，up 操作使信号量的值 -1。2)记录型信号量记录型信号量采用了 “让权等待 ”

2、的策略，存在多个进程等待访问同一临界资源的情况，所以记录型信号量需 要一个等待链表来存放等待该信号量的进程控制块或进程号。在本实验中，使用记录型信号量。三、实验要求1)输入给定代码；2)进行功能测试并得出正确结果。3)分析 dwon 和 up 函数功能模块；4)在实验报告中画出 dwon 和 up 函数流程图；5)撰写实验报告。四、程序清单#include basic.hsemphore sem5; /deinfe 5 semphorespnode * pr20; /define 0-19 total 20 process/down operationvoid down(char * snam

3、e,int pid)int fflag,pflag;pnode *p,*p1;semphore *s;fflag=0;pflag=0;for(int i=0;i5;i+)if(!strcmp(semi.name,sname)/find semaphore by name 根据名字找到信号量s=; / 将找到的信号量存入 sfflag=1; / 设置信号量标志位 fflag 为 1，表示找到了信号量break;for(i=0;inode-pid = pid)p1 = pri; / 存入 p1pflag=1; / 设置进程标志位 pflag 为 1，表示找到了 pcbbreak;if(!

4、fflag) /semaphore is not exist 如果找不到资源信号量printf(the semphore %s is not exist!n,sname); / 输出没有该信号量 return;if(!pflag) /pid is not exist 如果找不到 pcb 进程printf(the process %d is not exist!n,pid); / 输出没有该 pcb 进程 return;s-count-; /semaphore! s value -1 被该 pcb 进程占用的资源信号量减 1if(s-count=0) /this pcb get the sema

5、phore 如果当前资源信号量没有被用完s-curpid = p1-node-pid; / 当前 pcb 进程就占用该信号量elseif(s-wlist) /the link is not NULL, add the pcb to the last 如果等待链表不为空，就去/找等待链表的尾部插入；若当前 pcb 进程所占用的信号量没有了，就将该进程放到该进程/链表的尾部去等待for(p=s-wlist;p-next;p=p-next);p-next=p1;else /this pcb is the first pcb be added to the down list 若等待链表为空，则该 p

6、cb 进/程是一个等待的 pcb 进程，直接插入s-wlist=p1;/up operationvoid up(char *sname) / 释放资源信号量int fflag=0;for(int i=0;inode-pid;/ 信号量被在等待链表中的第一个 pcb/进程占用semi.wlist = semi.wlist-next; /等待链表指向下一个等待的pcb 进程elseprintf(the semphore %s is not exist!n,sname);/ 若找不到该信号量就输出/show semphore infomationvoid showdetail()int i;pnod

7、e *p;printf(n);for(i=0;i5;i+)if(semi.countnode-pid);p=p-next;elseprintf(%s : ,semi.name);printf(n);/*/void init()/init semaphorestrcat(sem0.name,s0);strcat(sem1.name,s1);strcat(sem2.name,s2);strcat(sem3.name,s3);strcat(sem4.name,s4);for(int i=0;i5;i+)semi.wlist=NULL;semi.count=1;/init processfor(i=0

8、;inode=new pcb;pri-node-pid=i;pri-brother=NULL;pri-next=NULL;pri-sub=NULL;void main()short cflag,pflag;char cmdstr32;char *s,*s1,*s2;initerror();init();for(;)cflag=0;pflag=0;printf(cmd:);scanf(%s,cmdstr);if(!strcmp(cmdstr,exit) /exit the programbreak;if(!strcmp(cmdstr,showdetail)cflag = 1;pflag = 1;

9、showdetail();elses = strstr(cmdstr,down); /create processif(s)cflag=1;/getparameters1 = substr(s,instr(s,()+1,instr(s,)-1);s2 = substr(s,instr(s,)+1,instr(s,)-1);if(s1 & s2)down(s1,atoi(s2);pflag=1;elses=strstr(cmdstr,up);/delete processif(s)cflag=1;s1 = substr(s,instr(s,()+1,instr(s,)-1);if(s1)up(s

10、1);pflag=1;if(!cflag)geterror(0);else if(!pflag)geterror(1);/*/五、测试要求1） 至少进行 10 次以上的 wait 和 signal 操作；2） 要求 wait 操作出现进程等待队列；3） 对有等待队列的信号量进行 signal 操作。六、实验指导实验中提供了 5 个信号量（ s0-s4）和 20 个进程（ pid 0-19 ）。在程序运行过程中可以键入 down up 命令和 showdetail 命令显示每个信号量的状态。具体输入解释如下：1)dwon 获取信号量操作（ P 操作）。参数： 1 sname 2 pid 。示例：

11、 down(s1,2) 。进程号为 2 的进程申请名字为 s1 的信号量。2)up 释放信号量操作（ V 操作）。参数 1 sname。示例： up(s1)。释放信号量名字为 s1 的信号量。3)showdetail 显示各信号量状态及其等待队列。4)exit 退出命令行 。七、实验过程这是为每个进程申请的信号量的状态0 号信号量拥有进程0,1,2,3；1 号信号量拥有进程 4,5,6,7； 2 号信号量拥有进程8,9,10,11；3 号信号量拥有进程12,13,14,15； 4 号信号量拥有进程 16,17,18,19.这是删除 s0 信号量中的 0 号进程，此时进程 1 占用该信号量这是删

12、除 s1 信号量中的 4 号进程，此时进程 5 占用该信号量这是删除 s2 信号量中的 8 号进程，此时 9 号进程占用该信号量这是删除 s3 信号量的两个进程这是为 0 进程申请了 s0 号信号量，然后又释放了 s0 信号量中的 3 号进程这是先释放 0 号， 4 号进程，然后为 0 号进程申请 s0 号信号量这是先释放进程号为 0 和 1 的进程，然后再为 1 号进程申请 s1 信号量这是为进程号为 1，2，3， 4 的进程先申请 s0 信号量，然后再释放进程，直至全部释放完毕这是先为进程号为 1，2， 3， 4 的进程申请信号量，然后释放 1 进程，再为 1 号进程申请信号量先释放资源成

13、功了，然后为 0 号进程申请信号量，再释放 0 号进程八、实验思考1)读懂 down 和 up 操函数，并画出这两个函数的流程。答：函数分析如上述代码，并加以注释down函数流程图开始Sname ， pidN是否存在输入的信号量Y是否存在输入的进程号NYCount -Count =0YY等待队列N是否为空信号量不存在 添加到队列的最后 置于等待队列队首 进程不存在up函数流程图开始SnameN是否存在输入的信号量YCount +是否有进程处于等待队列Y等待队列依次获得资源 显示所输入信号浪不存在2）如何修改 down 操作，使之能一次申请多个信号量？答：假设可一次获取三个信号量down(s1,

14、s2,s3,1)s1 = substr(s,instr(s,()+1,instr(s, ,)-1);s1s = substr(s,instr(s,)+1,instr(s, );s2 = substr(s1s,0,instr(s1s,)-1);s2s = substr(s1s,instr(s1s,)+1,instr(s1s, );s3 = substr(s2s,0,instr(s2s,)-1);s3s = substr(s2s,instr(s2s,)+1,instr(s2s, );s4 = substr(s3s,0,instr(s3s,)-1);if(s1 & s2 & s3 & s4)down(s1,atoi(s4);down(s2,atoi(s4);down(s3,atoi(s4);pflag = 1;3）在某个时刻，一个进程最多可以等待多少个信号量？答：一个进程最多可以等待的信号量数目不限。九、实验总结这次实验主要是为进程申请资源信号量， 然后在等待链表中排队， 等待进程调用。 down()函数和 up()函数分别对应于教材上的 wait() 函数与 signal() 函数，分别为申请资源与释放资源。在运行的过程中， 也出现了一些问题， 比如说， 如下图所示的问题， 会出现进程卡死的问题，现在我还不是很清楚问题的原因究竟是什么。