操作系统_用多线程同步方法解决哲学家就餐问题.doc.doc

课 程 设 计 课程名称 操作系统原理 题 目 用多线程同步方法解决哲学家就餐问题 专 业 班 级 学 号 姓 名 成 绩 ________________ 指导教师 2010 年 1 月 15日 1 需求分析 课程设计题目 用多线程同步方法解决哲学家就餐问题 课程设计任务及要求 1.2.1设计目的 1.巩固和加深课堂所学知识； 2.学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力； 3.熟悉LINUX系统下运用C语言编程及调试 1.2.2功能要求 用多线程同步方法解决哲学家就餐问题 5个哲学家围绕一张圆桌而坐，桌子上放着5支筷子，每两个哲学家之间放一支；哲学家的动作包括思考和进餐，进餐时需要同时拿起他左边和右边的两支筷子，思考时则同时将两支筷子放回原处，如何保证哲学家们的动作有序进行？ 通过对《操作系统》这门课第二章的学习后，要求我们能够深刻理解和应用有关经典进程的同步和互斥问题。而在就餐问题的设计中，需要我们了解进程同步的概念，理解信号量机制的原理和一般方法，了解系统实现“阻塞”和“唤醒”功能的方法和技巧，掌握运用信号量解决进程同步问题的方法，同时掌握进程同步和互斥的概念和实现技术进而学会运用进程的同步与互斥解决就餐的冲突问题。 1.2.3技术要求： 1）为每个哲学家产生一个线程，设计正确的同步算法 2）每个哲学家取得一双筷子开始用餐后，即时显示“Dining…”和该哲学家的自定义标识符以及餐桌上所有几位哲学家标识符及其所坐的位置。 3）设定共有5个哲学家需用餐。每位用餐耗时10秒钟以上。 4）多个哲学家须共享操作函数代码。 1.4 软件运行环境 Linux操作系统 2 概要设计 2.1设计思想 假如所有的哲学家都同时拿起左侧筷子，看到右侧筷子不可用，又都放下左侧筷子， 等一会儿，又同时拿起左侧筷子，如此这般，永远重复。对于这种情况，即所有的程序都在无限期地运行，但是都无法取得任何进展，即出现饥饿，所有哲学家都吃不上饭。至多只允许四个哲学家同时进餐,以保证至少有一个哲学家能够进餐,最终总会释放出他所使用过的两支筷子,从而可使更多的哲学家进餐。只允许四个哲学家同时进入餐厅就餐，这样就能保证至少有一个哲学家可以就餐，而申请进入餐厅的哲学家进入座位的等待队列，根据FIFO 的原则，总会进入到餐厅就餐，因此不会出现饿死和死锁的现象。 Share data Semaphore chopstick[5]; Initially all values are 1 Philosopher i: Do{Wait(chopstick[i]) Wait(chopstick[(i+1)%5]) …… Eat …… Signal(chopstick[i]) Signal(chopstick[(i+1)%5]); …… Think ……}while(1); 2.1主要数据结构与模块说明 Pthread_creat()函数功能: 该函数用来创建新的线程.函数原型:int pthread_create( pthread_t *restrict thread, const pthread_attr_t *restrict attr, void*(*start_routine), void*restrict arg); 函数参数:thread用于保存线程的线程变量; attr为要设置的线程属性. start_routine用于指向线程执行时调用的函数 arg为线程要执行函数的调用参数. 返回值:如果成功,则返回0;否则返回-1.失败时将不会创建新的线程. Pthread_join(): 函数功能:用来等待一个线程的结束. 原型:int pthread_join(Pthread_t thread,void **value_ptr); 参数:pthread参数为被等待的线程标识符 Value_ptr为一个用户定义的指针,指向一个保存等待线程的完整退出状态的静态区域. 返回值:如果执行成功,则返回0;否则返回非0值. Pthread_mutex_init()功能:实现互斥锁的初始化 原型:pthread_mutex_init(Pthtead_mutex_t *restrict mutex. Const pthread_mutexattr_t *restrict attr); 参数:mutex是指向要初始化的互斥锁的指针; attr是指向属性对象的指针,如果指针为NULL,则使用缺省的属性. 返回值: 成功返回0,否则返回非0值.