嵌入式多线程应用程序设计实验.doc

2.2 多线程应用程序设计 一、实验目的 ? 了解多线程程序设计的基本原理。 ? 学习 pthread 库函数的使用。 二、实验内容 读懂 pthread.c 的源代码，熟悉几个重要的 PTHREAD 库函数的使用。掌握共享锁和信号量 的使用方法。 进入/arm2410cl/exp/basic/02_pthread 目录，运行 make 产生 pthread 程序，使用 NFS 方式连接开发主机进行运行实验。 三、预备知识 ? 有 C 语言基础 ? 掌握在 Linux 下常用编辑器的使用 ? 掌握 Makefile 的编写和使用 ? 掌握 Linux 下的程序编译与交叉编译过程 四、实验设备及工具 硬件：UP-TECH S2410/P270 DVP 嵌入式实验平台，PC 机 Pentium 500 以上, 硬盘 40G 以上, 内存大于 128M。 软件：PC 机操作系统 REDHAT LINUX 9.0 ＋MINICOM ＋ ARM-LINUX 开发环境  五、实验原理及代码分析 1．多线程程序的优缺点 多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式，有以下的优点： 1) 提高应用程序响应。这对图形界面的程序尤其有意义，当一个操作耗时很长时，整个系 统都会等待这个操作，此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作，而使用多线程技术， 将耗时长的操作（time consuming）置于一个新的线程，可以避免这种尴尬的情况。 2) 使多 CPU 系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于 CPU 数目时，不同的线程运行 于不同的 CPU 上。 3) 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立 的运行部分，这样的程序会利于理解和修改。 LIBC 中的 pthread 库提供了大量的 API 函数，为用户编写应用程序提供支持。 2．实验源代码与结构流程图 本实验为著名的生产者－消费者问题模型的实现，主程序中分别启动生产者线程和消费者 线程。生产者线程不断顺序地将 0 到 1000 的数字写入共享的循环缓冲区，同时消费者线程 不断地从共享的循环缓冲区读取数据。流程图如图 2.2.1 所示：  图 2.2.1 生产者-消费者实验源代码结构流程图 本实验具体代码如下： /************************************************ * The classic producer-consumer example. * Illustrates mutexes and conditions. * by Zou jian guo ah_zou@ * 2003-12-22 *************************************************/ #include stdio.h #include stdlib.h #include time.h #include pthread.h #define BUFFER_SIZE 16 /* 设置一个整数的圆形缓冲区 */ struct prodcons { int buffer[BUFFER_SIZE]; /* 缓冲区数组 */ pthread_mutex_t lock; /* 互斥锁 */ int readpos, writepos; /* 读写的位置*/  pthread_cond_t notempty; /* 缓冲区非空信号 */ pthread_cond_t notfull; /*缓冲区非满信号 */ }; /*--------------------------------------------------------*/ /*初始化缓冲区*/ void init(struct prodcons * b) { pthread_mutex_init(b-lock, NULL); pthread_cond_init(b-notempty, NULL); pthread_cond_init(b-notfull, NULL); b-readpos = 0; b-writepos = 0; } /*--------------------------------------------------------*/ /* 向缓冲区中写入一个整数*/ void put(struct prodcons * b, int data) { pthread_mutex_lock(b-lock); /*等待缓冲区非满*/ while ((b-writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b-readpos) { printf(wait for not full\n); pthr