操作系统课程设计报告范例2.docx
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操作系统课程设计报告范例2
黄冈师范学院计算机科学与技术学院
操作系统课程设计报告
生产者与消费者算法的实现
课程名称：
计算机操作系统课程设计
小组成员：
余未200726240120
李德文200726240117
文成名200726240116
班级：
软件工程0701班
时间：
2009-10-7
目录
1课设简介：
1
1.1课程设计题目1
1.2课程设计小组成员1
1.3小组成员任务分配情况及每人所占工作比例1
2生产者和消费者原理分析1
3生产者与消费者功能描述：
1
4数据结构分析2
5生产者与消费者实现代码2
6心得体会7
参考文献：
7
相关工具：
8
致谢：
8
1课设简介：
1.1课程设计题目
生产者与消费者算法的实现
1.2课程设计小组成员
余未、李德文、文成名
1.3小组成员任务分配情况及每人所占工作比例
余未负责：
分析设计消费一个产品方法和主方法并且画出流程图，后期组织组内成员成果汇总进行本组总体报告撰写。
李德文负责：
分析设计生产者的行为方法和消费者的行为方法，并且画出流程图
文成名负责：
分析设计生产产品的方法和把新生产的产品放入缓冲区，并且画出流程图。
2生产者和消费者原理分析
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生产者与消费者功能描述：
3.1生产者功能描述
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。
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。
3.2消费者功能描述
消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。
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。
3.3程序结构图：
4数据结构分析
生产者与消费者实现：
这其中主要是通过多线程，来实现生产者和消费者之间的协调问题。
生产者（producer）——消费者（consumer）：
通过一些记录性变量，来记录模拟实现生产者的行为，通过输入语句的提示
程序采用OO设计模式，缓存区采用数组结构存储。
5生产者与消费者实现代码
#include
#include
constunsignedshortSIZE_OF_BUFFER=10;//缓冲区长度
unsignedshortProductID=0;//产品号
unsignedshortConsumeID=0;//将被消耗的产品号
unsignedshortin=0;//产品进缓冲区时的缓冲区下标
unsignedshortout=0;//产品出缓冲区时的缓冲区下标
intg_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//缓冲区是个循环队列
boolg_continue=true;//控制程序结束
HANDLEg_hMutex;//用于线程间的互斥
HANDLEg_hFullSemaphore;//当缓冲区满时迫使生产者等待
HANDLEg_hEmptySemaphore;//当缓冲区空时迫使消费者等待
DWORDWINAPIProducer（LPVOID）;//生产者线程
DWORDWINAPIConsumer（LPVOID）;//消费者线程
intmain（）
{
//创建各个互斥信号
g_hMutex=CreateMutex（NULL,FALSE,NULL）;
g_hFullSemaphore=CreateSemaphore（NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL）;
g_hEmptySemaphore=CreateSemaphore（NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL）;
//调整下面的数值，可以发现，当生产者个数多于消费者个数时，
//生产速度快，生产者经常等待消费者；反之，消费者经常等待
constunsignedshortPRODUCERS_COUNT=3;//生产者的个数
constunsignedshortCONSUMERS_COUNT=1;//消费者的个数
//总的线程数
constunsignedshortTHREADS_COUNT=PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;
HANDLEhThreads[PRODUCERS_COUNT];//各线程的handle
DWORDproducerID[CONSUMERS_COUNT];//生产者线程的标识符
DWORDconsumerID[THREADS_COUNT];//消费者线程的标识符
//创建生产者线程
for（inti=0;ihThreads[i]=CreateThread（NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]）;
if（hThreads[i]==NULL）return-1;
}
//创建消费者线程
for（i=0;ihThreads[PRODUCERS_COUNT+i]=CreateThread（NULL,0,Consumer,NULL,0,&consumerID[i]）;
if（hThreads[i]==NULL）return-1;
}
while（g_continue）{
if（getchar（））{//按回车后终止程序运行
g_continue=false;
}
}
return0;
}
//生产一个产品。
简单模拟了一下，仅输出新产品的ID号
voidProduce（）
{
std:
:
cerr<<"Producing"<<++ProductID<<"...";
std:
:
cerr<<"Succeed"<:
endl;
}
//把新生产的产品放入缓冲区
voidAppend（）
{
std:
:
cerr<<"Appendingaproduct...";
g_buffer[in]=ProductID;
in=（in+1）%SIZE_OF_BUFFER;
std:
:
cerr<<"Succeed"<:
endl;
//输出缓冲区当前的状态
for（inti=0;istd:
:
cout<"<if（i==in）std:
:
cout<<"<--生产";
if（i==out）std:
:
cout<<"<--消费";
std:
:
cout<:
endl;
}
}
//从缓冲区中取出一个产品
voidTake（）
{
std:
:
cerr<<"Takingaproduct...";
ConsumeID=g_buffer[out];
out=（out+1）%SIZE_OF_BUFFER;
std:
:
cerr<<"Succeed"<:
endl;
//输出缓冲区当前的状态
for（inti=0;istd:
:
cout<"<if（i==in）std:
:
cout<<"<--生产";
if（i==out）std:
:
cout<<"<--消费";
std:
:
cout<:
endl;
}
}
//消耗一个产品
voidConsume（）
{
std:
:
cerr<<"Consuming"<std:
:
cerr<<"Succeed"<:
endl;
}
//生产者
DWORDWINAPIProducer（LPVOIDlpPara）
{
while（g_continue）{
WaitForSingleObject（g_hFullSemaphore,INFINITE）;
WaitForSingleObject（g_hMutex,INFINITE）;
Produce（）;
Append（）;
Sleep（1500）;
ReleaseMutex（g_hMutex）;
ReleaseSemaphore（g_hEmptySemaphore,1,NULL）;
}
return0;
}
//消费者
DWORDWINAPIConsumer（LPVOIDlpPara）
{
while（g_continue）{
WaitForSingleObject（g_hEmptySemaphore,INFINITE）;
WaitForSingleObject（g_hMutex,INFINITE）;
Take（）;
Consume（）;
Sleep（1500）;
ReleaseMutex（g_hMutex）;
ReleaseSemaphore（g_hFullSemaphore,1,NULL）;
}
return0;
}
/*一个消费者三个生产者：
/*三个生产者三个消费者
/*三个消费者一个生产者
/*三个生产者四个消费者
6心得体会
在这次操作系统的课程设计中，我们小组通力合作，先认真了解生产者和消费者问题的原理，在通过网上查资料，较全面的掌握了相关知识。
生产者和消费者问题是操作系统中的一个非常经典的问题，他是现实生活中许多问题的反应，通过对他的研究是我们更深入的了解了一系列的知识，对我们今后解决类似问题提供了很多有意义的借鉴，然后就是在开发过程中我们也遇到了很多问题，通过问老师我们都顺利解决了。
同时也让我们体会到团队合作的重要性。
参考文献：
[1]汤小丹梁红兵哲凤屏汤子瀛计算机操作系统（第三版）西安电子科技大学出版社2007.12
相关工具：
[1]代码编写、分析工具：
VisualC++错误！
未找到索引项。
[2]流程图分析工具：
Microsoftvisio
致谢：
感谢张老师的指导.
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