操作系统实验指导进程同步模拟.doc

OS实验指导一 PAGE  第  PAGE 10 页 OS实验指导一 《操作系统》实验指导一 开课实验室： 实验项目（一）进程同步模拟实验实验类型验证实验学时4一、实验目的 通过实验模拟读者和写者之间的关系，了解并掌握他们之间的关系及其原理。由此增加对进程同步的问题的了解。具体如下: 1）掌握基本的同步互斥算法，理解读者和写者模型； 2）了解windows中多线程（多进程）的并发执行机制，线程（进程）间的同步和互斥； 3）学习使用windows中基本的同步对象，掌握相应的API。 二、设备与环境 1. 硬件设备：PC机一台 2. 软件环境：安装Windows操作系统或者Linux操作系统，并安装相关的程序开发环境，如C \C++\Java 等编程语言环境。 三、实验要求 用高级语言编写和调试一个采用“读写平等”策略的“读者-写者”问题的模拟程序。利用模拟用信号量机制实现读者和写者问题：通过用户控制读进程和写进程，反应读者和写者问题中所涉及的进程的同步与互斥。 1. 问题描述： 模拟用信号量机制实现读者和写者问题，即有两组并发进程:读者和写者,共享一组数据区，进行读写操作，要求任一时刻“写者”最多只允许一个，而“读者”则允许多个。 2. 规则说明： 允许多个读者同时执行读操作； 不允许读者、写者同时操作； 不允许多个写者同时操作。 四、实验设计参考 分析读者和写者的相互关系： 1）“读－写”互斥，即不能同时有一个读者在读，同时去有一个写者在写； 2）“写－写”互斥，即不能有两个写者同时进行写操作； 3）“读－读”允许，即可以有两个以上的读者同时进行读操作。 2. 采用的信号量机制 1）Wmutex表示读写的互斥信号量，初值： Wmutex =1； 2）公共变量Rcount表示“正在读”的进程数，初值：Rcount =0； 3）Rmutex：表示对Rcount的互斥操作，初值：Rmutex=1。 main() {int Wmutex=1; int Rmutex=1; int Rcount=0; cobegin read1(); … readi(); write1(); … writej(); coend} 读者进程： Readn() { P(Rmutex); Rcount++; if (Rcount==1) P (Wmutex); V(Rmutex); 读 P(Rmutex); Rcount--; if (Rcount==0) V(Wmutex);  V(Rmutex); while (false); 写者进程： writem() { P(Wmutex); 写 V(Wmutex); } 设计中首先用户输入读者个数r_num和写者个数w_num，来模拟用信号量机制实现r_num个读者和w_num个写者同时处理一个数据区的问题。所有的读者或写者对操作的申请和完成都是由用户控制，更容易反映读者和写者问题的规律。 算法流程图 开始 输入读者和写者个数 用户进行 选择操作 操作 运行进程 读者进程同时进行读操作，写者依次进入等待 第一个写者进行写操作，后面进程依次进入等待状态 多进程？ N No.1写者？ Y Y 用户进行 选择操作 操作 结 束 N 4. 数据结构说明 int r_num;//读者个数 int w_num;//写者个数 int Wmutex=1;//表示允许写或允许读 int Rcount=0;//表示正在读的进程数 int Rmutex=1;//表示对Rcount的互斥操作 int r[10]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};//表示读者的状态，1表示正在读 int w[10]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};//表示写者的