操作系统课程设计用多进程同步方法解决生产者消费者问题
操作系统实验三 生产者——消费者问题
操作系统实验三：生产者——消费者问题一、基本信息xxx 711103xx 2012年4月29日二、实验目的通过实验，掌握Windows和Linux环境下互斥锁和信号量的实现方法，加深对临界区问题和进程同步机制的理解，同时巩固利用Windows API和Pthread API进行多线程编程的方法。
三、实验内容1. 在Windows操作系统上，利用Win32 API提供的信号量机制，编写应用程序实现生产者——消费者问题。
2. 在Linux操作系统上，利用Pthread API提供的信号量机制，编写应用程序实现生产者——消费者问题。
3. 两种环境下，生产者和消费者均作为独立线程，并通过empty、full、mutex 三个信号量实现对缓冲进行插入与删除。
4. 通过打印缓冲区中的内容至屏幕，来验证应用程序的正确性。
四、实验步骤1. 创建3个信号量：Mutex、Full、Empty2. 主程序创建10个生产者线程和10个消费者线程，之后休眠一段时间3. 生产者线程中，休息一段2s后，生产一个0~10的随机数放入缓冲区里。
利用信号量Mutex产生对缓冲区使用的互斥功能，利用Empty和Full信号量来对缓冲区进行增加项4. 消费者线程中，休息4s时间后，消费一个缓冲区的数据。
利用信号量Mutex产生对缓冲区使用的互斥功能，利用Empty和Full信号量来对缓冲区进行增加项5. 主程序执行一段时间后，结束整个程序五、主要数据结构及其说明产品数量最大值const int MAX_SIZE = 10;缓冲区：int buffer[BUFFER_SIZE];int front; int rear; bool full;三个互斥信号量：HANDLE Mutex; HANDLE Full; HANDLE Empty;有关操作：用WaitForSingleSignal函数可以获得一个Mutex的所有权，类似于P 操作，而ReleaseMutex函数可以释放一个Mutex的所有权，类似于V 操作。
操作系统课程设计——生产者消费者问题
计算机与信息学院《操作系统与编译原理联合课程设计报告》专题：操作系统部分学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2014 年 7 月一、设计目标多进程/线程编程：生产者-消费者问题。
设置两类进程/线程，一类为生产者，一类为消费者；建立缓冲区的数据结构；随机启动生产者或消费者；显示缓冲区状况；随着进程/线程每次操作缓冲区，更新显示。
二、设计思路1.开发平台：Visual C++6.02.设计思路：若干个生产者和若干个消费者共享一个有界缓冲区，生产者生产产品，消费者消费产品。
消费者进程与生产者进程随机切换。
生产者将产品生产出来后，存放到缓冲区中的空闲位置并将此缓冲区的标识置为满，若此时无空缓冲区，则进行等待。
消费者将标识为满的缓冲区中的产品取出，进行消费并将该缓冲区的标志位置为空，若此时无满的缓冲区，则进行等待。
由于消费者与生产者共享缓冲区资源，且缓冲区资源属于互斥资源，所以生产者和消费者需要按照一定的规则访问缓冲区，访问规则如下：（1）当一个消费者访问缓冲区时其他消费者不允许访问缓冲区，同样的，当一个生产者访问缓冲区时其他生产者也不能访问缓冲区。
（2）当消费者访问缓冲区资源时生产者不能访问，反之，当生产者访问缓冲区资源时消费者不能访问。
（3）当缓冲区中无产品时，消费者不能访问；当缓冲区已满时，生产者不能访问缓冲区。
生产者与消费者问题伪代码如下：VAR mutex, empty, full: semaphore := 1, n, 0 ;in,out: integer := 0, 0 ;Buffer: array [0..n-1] of item ;ParbeginProducer:beginrepeatproduce an item in nextp;wait(empty);wait(mutex);Buffer(in) := nextp;in := (in + 1) mod n;signal(mutex);signal(full);until falseendConsumer:beginrepeatwait(full);wait(mutex);nextc = Buffer(out);out := (out + 1) mod n;signal(mutex);signal(empty);consume the item nextc;until falseendParend程序框架如下图所示：本程序在具体实现方面与MFC结合，将生产者-消费者问题的具体过程动态展示了出来。
操作系统中的经典问题——生产者消费者问题（两种方式实现）
操作系统中的经典问题——⽣产者消费者问题（两种⽅式实现）操作系统中的经典问题——⽣产者消费者问题（两种⽅式实现）1、问题引⼊：什么是⽣产者消费者问题？⽣产者消费者问题（英语：Producer-consumer problem），也称有限缓冲问题（英语：Bounded-buffer problem），是⼀个多线程同步问题的经典案例。
该问题描述了共享固定⼤⼩缓冲区的两个线程——即所谓的“⽣产者”和“消费者”——在实际运⾏时会发⽣的问题。
⽣产者的主要作⽤是⽣成⼀定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。
与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。
该问题的关键就是要保证⽣产者不会在缓冲区满时加⼊数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。
.要解决该问题，就必须让⽣产者在缓冲区满时休眠（要么⼲脆就放弃数据），等到下次消费者消耗缓冲区中的数据的时候，⽣产者才能被唤醒，开始往缓冲区添加数据。
同样，也可以让消费者在缓冲区空时进⼊休眠，等到⽣产者往缓冲区添加数据之后，再唤醒消费者。
通常采⽤进程间通信的⽅法解决该问题。
如果解决⽅法不够完善，则容易出现死锁的情况。
出现死锁时，两个线程都会陷⼊休眠，等待对⽅唤醒⾃⼰。
该问题也能被推⼴到多个⽣产者和消费者的情形。
2、问题分析该问题需要注意的⼏点：1. 在缓冲区为空时，消费者不能再进⾏消费2. 在缓冲区为满时，⽣产者不能再进⾏⽣产3. 在⼀个线程进⾏⽣产或消费时，其余线程不能再进⾏⽣产或消费等操作，即保持线程间的同步4. 注意条件变量与互斥锁的顺序由于前两点原因，因此需要保持线程间的同步，即⼀个线程消费（或⽣产）完，其他线程才能进⾏竞争CPU，获得消费（或⽣产）的机会。
对于这⼀点，可以使⽤条件变量进⾏线程间的同步：⽣产者线程在product之前，需要wait直⾄获取⾃⼰所需的信号量之后，才会进⾏product的操作；同样，对于消费者线程，在consume之前需要wait直到没有线程在访问共享区（缓冲区），再进⾏consume的操作，之后再解锁并唤醒其他可⽤阻塞线程。
生产者消费者问题操作系统课程设计
目录1 绪论 (1)1.1 实现的功能 (1)1.2 P V 操作 (1)2 生产者——消费者问题。
(2)2.1 要求 (2)2.2 生产者和消费者两个进程的程序 (2)2.3进程控制块PCB。
(3)2.4处理器的模拟。
(3)2.5程序设计 (3)3设计步骤 (4)3.1课程分析 (5)3.1.2 流程图 (5)3.1.3 测试程序 (7)3.1.4测试结果分析 (12)5 结论 (12)参考文献 (13)1 绪论生产者-消费者问题是一个经典的进程同步问题，该问题最早由Dijkstra提出，用以演示他提出的信号量机制。
模拟实现用同步机构避免发生进程执行时可能出现的与时间有关的错误。
进程是程序在一个数据集合上运行的过程，进程是并发执行的，也即系统中的多个进程轮流地占用处理器运行。
我们把若干个进程都能进行访问和修改的那些变量称为公共变量。
由于进程是并发地执行的，所以，如果对进程访问公共变量不加限制，那么就会产生“与时间有关”的错误，即进程执行后所得到的结果与访问公共变量的时间有关。
为了防止这类错误，系统必须要用同步机构来控制进程对公共变量的访问。
一般说，同步机构是由若干条原语——同步原语——所组成。
本实习要求学生模拟PV操作同步机构的实现，模拟进程的并发执行，了解进程并发执行时同步机构的作用。
1.1 实现的功能生产者-消费者问题是一个经典的进程同步问题，有m个生产者和n个消费者，它们共享可存放k件产品的缓冲区。
生产者进程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中，供消费者进程消费。
消费者进程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。
当生产者进程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者进程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。
当消费者进程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者进程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。
1.2 P V 操作(1) PV操作同步机构，由P操作原语和V操作原语组成，它们的定义如下：P操作原语P (s)：将信号量s减去1，若结果小于0，则执行原语的进程被置成等待信号量s的状态。
操作系统课程设计报告-生产者与消费者算法的实现---附赠源代码.doc
操作系统课程设计——基于Windows的线程同步与互斥（生产者与消费者问题）一、设计题目、目的、要求：①设计目的：掌握Windows系统环境下的线程的创建与撤销，熟悉Windows系统提供的线程同步和互斥API。
②设计内容：在windows操作系统下，编程实现两个或多个进程间的同步或互斥问题，编程模拟实现生产者消费者问题。
③设计要求：运行结果要显示具备同步或互斥关系的线程间交替执行的过程。
二、设计思想：假定在生产者和消费者之间的公用缓冲池中，具有n个缓冲区，这时可利用互斥信号量mutex实现诸进程对缓冲池的互斥使用。
利用信号量empty和full分别表示缓冲池中空缓冲区和满缓冲区的数量。
一组生产者向一组消费者提供消息，它们共享一个有界缓冲池，生产者向其中投放消息，消费者从中取得消息。
这些生产者和消费者互相等效，只要缓冲池未满，生产者可将消息送入缓冲池；只要缓冲池未空，消费者可从缓冲池取走一个消息。
本实验编写程序可显示缓冲池状态、放数据、取数据等过程。
三、各模块的数据定义：1）信号量定义：const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 10; //缓冲区长度unsigned short ProductID = 0; //产品号unsigned short ConsumeID = 0; //将被消耗的产品号unsigned short in = 1; //产品进缓冲区时的缓冲区下标unsigned short out = 1; //产品出缓冲区时的缓冲区下标int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER]; //缓冲区是个循环队列bool g_continue = true; //控制程序结束HANDLE g_hMutex; //用于线程间的互斥HANDLE g_hFullSemaphore; //当缓冲区满时迫使生产者等待HANDLE g_hEmptySemaphore; //当缓冲区空时迫使消费者等待2）关键算法：1.创建各个互斥信号 g_hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);// 三个参数分别为：指向安全属性的指针、初始化互斥对象的所有者,指向互斥对象名的指针2.创建缓冲区满的信号量g_hFullSemaphore= CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1, SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);//四个参数分别为：表示是否允许继承、设置信号机的初始计数、设置信号机的最大计数、指定信号机对象的名称（-1是因为计数从0开始）3.创建缓冲区空的信号量g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);4.创建生产者线程for (int i=0;i<PRODUCERS_COUNT;++i){hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]);if (hThreads[i]==NULL) return -1;}5.创建消费者线程for( i=0;i<CONSUMERS_COUNT;++i){hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Consumer,NULL,0,&consumerID[i]);if (hThreads[i]==NULL) return -1;}四、程序流程图与结构图：共享缓冲区满 空N 个缓冲区五、程序代码：#include <windows.h>#include <iostream>const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 10; //缓冲区长度unsigned short ProductID = 0; //产品号unsigned short ConsumeID = 0; //将被消耗的产品号unsigned short in = 1; //产品进缓冲区时的缓冲区下标unsigned short out = 1; //产品出缓冲区时的缓冲区下标int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER]; //缓冲区是个循环队列bool g_continue = true; //控制程序结束HANDLE g_hMutex; //用于线程间的互斥HANDLE g_hFullSemaphore; //当缓冲区满时迫使生产者等待HANDLE g_hEmptySemaphore; //当缓冲区空时迫使消费者等待DWORD WINAPI Producer(LPVOID); //生产者线程DWORD WINAPI Consumer(LPVOID); //消费者线程int main(){//创建各个互斥信号g_hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); // 三个参数分别为：指向安全属性的指针、初始化互斥对象的所有者,指向互斥对象名的指针//创建缓冲区满的信号量g_hFullSemaphore = CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);//四个参数分别为：表示是否允许继承、设置信号机的初始计数、设置信号机的最大计数、指定信号机对象的名称（-1是因为计数从开始）//创建缓冲区空的信号量g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);const unsigned short PRODUCERS_COUNT = 3; //生产者的个数const unsigned short CONSUMERS_COUNT = 2; //消费者的个数//总的线程数const unsigned short THREADS_COUNT = PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;HANDLE hThreads[THREADS_COUNT]; //各线程的handleDWORD producerID[PRODUCERS_COUNT]; //生产者线程的标识符DWORD consumerID[CONSUMERS_COUNT]; //消费者线程的标识符//创建生产者线程for (int i=0;i<PRODUCERS_COUNT;++i){hThreads[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;i<CONSUMERS_COUNT;++i){hThreads[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;}}return 0;}//生产一个产品，仅输出新产品的ID号void Produce(){ std::cerr <<"--------------------------------\n";std::cerr << "生产一个产品编号为: " << ++ProductID<< " ";}//把新生产的产品放入缓冲区void Append(){std::cerr << "\n把新生产的产品放入缓冲区... "<<'\n';g_buffer[in] = ProductID;in = (in+1)%SIZE_OF_BUFFER;std::cout <<"\n显示缓冲区当前的状态:\n\n";std::cout <<"\n缓冲区编号产品编号\n";//输出缓冲区当前的状态for (int i=0;i<SIZE_OF_BUFFER;++i){std::cout<<"缓冲区" << i <<": " << g_buffer[i];if (i==in) std::cout << " <-- 生产";//In 指示下一个可投放产品的缓冲区，每当生产者进程生产并投放一个产品后，输入指针加1if (i==out) std::cout << " <-- 消费";//Out指示下一个可从中获取产品的缓冲区，每当消费者进程取走一个产品后，输出指针加1std::cout << std::endl;}}//从缓冲区中取出一个产品void Take(){ std::cerr<<"---------------------------------\n";std::cerr << "从缓冲区中取出一个产品产品编号为:"<<out+1<<'\n';ConsumeID =g_buffer[out];g_buffer[out]=0;out = (out+1)%SIZE_OF_BUFFER;//输出缓冲区当前的状态std::cout<<"\n显示缓冲区当前的状态:\n\n";std::cout<<"\n缓冲区编号产品编号\n";for (int i=0;i<SIZE_OF_BUFFER;++i){std::cout <<"缓冲区"<< i <<": " << g_buffer[i]; if (i==in) std::cout << " <-- 生产";if (i==out) std::cout << " <-- 消费";std::cout << std::endl;}}//消费一个产品void Consume(){std::cerr << "消费" << ConsumeID << " ... ";}//生产者DWORD WINAPI Producer(LPVOID lpPara){while(g_continue){WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore,INFINITE);WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE);Produce();Append();Sleep(1500);ReleaseMutex(g_hMutex);ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore,1,NULL);}return 0;}//消费者DWORD WINAPI Consumer(LPVOID lpPara){while(g_continue){WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore,INFINITE);WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE);Take();Consume();Sleep(1500);ReleaseMutex(g_hMutex);ReleaseSemaphore(g_hFullSemaphore,1,NULL);}return 0;}六、运行结果及分析：三个生产者一个消费者：三个生产者三个消费者：三个消费者一个生产者（消费者等待）：结果分析：在每个程序中坐须先做P(mutex)，后做V(mutex)，二者要成对出现。
操作系统课程设计生产者消费者
生产者消费者问题 （Producer-consumer problem） ， 也称有限缓冲问题 （Bounded-buffer problem），是一个多线程同步问题的经典案例。 该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”— —在实际运行时会发生的问题。 生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中， 然后 重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者 不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。 要解决该问题，就必须让生产者在缓冲区满时休眠（或者放弃数据），等到下次消费者 消耗缓冲区中的数据的时候，生产者才能被唤醒，开始往缓冲区添加数据。同样，也可以让 消费者在缓冲区空时进入休眠，等到生产者往缓冲区添加数据之后，再唤醒消费者。通常采 用进程间通信的方法解决该问题，常用的方法有信号灯法等。如果解决方法不够完善，则容 易出现死锁的情况。出现死锁时，两个线程都会陷入休眠，等待对方唤醒自己。该问题也能 被推广到多个生产者和消费者的情形。
5
pthread_mutex_lock(&lock); while (q->num == 0) { pthread_cond_wait(&empty, &lock); } sem_wait(&product_number); q->front = (q->front + 1) % NUM; char c = q->productc[q->front]; q->productc[q->front] = ' '; q->num--; printf("消费者 1 显示内容： %c\n", c); printf("产品数量：%d\n", q->num); sem_post(&blank_number); if (q->num == NUM - 1) { pthread_cond_signal(&full); } pthread_mutex_unlock(&lock); sleep(rand() % 2); } } void *consumer2(void *arg) { struct P_Queue *q; q = (struct P_Queue *) arg; while (1) { pthread_mutex_lock(&lock); while (q->num == 0) { pthread_cond_wait(&empty, &lock); } sem_wait(&product_number); q->front = (q->front + 1) % NUM; char c = q->productc[q->front]; char d = 0; if(c>=65 && c<=90) { d = c+32;} else { d = c-32;} q->productc[q->front] = ' '; q->num--; printf("消费者 2 更改大小写：%c---%c\n", c,d); printf("产品数量：%d\n", q->num); sem_post(&blank_number); if (q->num == NUM - 1) { pthread_cond_signal(&full); }
操作系统课程设计“生产者-消费者”问题
《操作系统》课程设计题目：“生产者-消费者”问题学院：信息工程学院专业：计算机科学与技术班级：计科1302*名：***指导老师：***2016年1月 15日目录一、课程设计目标 (2)二、课题内容 (2)1．实验目的 (2)2、实验环境 (2)3、实验要求 (2)三、设计思路 (3)1.信号量的设置 (3)2.系统结构 (4)3.程序流程图 (5)4.P V操作代码 (6)四、源代码 (7)五、运行与测试 (10)六、心得体会 (12)一、课程设计目标学习System V的进程间通信机制，使用信号量和共享内存实现经典进程同步问题“生产者-消费者”问题。
具体要求：1.创建信号量集，实现同步互斥信号量。
2.创建共享内存，模拟存放产品的公共缓冲池。
3.创建并发进程，实现进程对共享缓冲池的并发操作。
二、课题内容1．实验目的（1）掌握基本的同步互斥算法，理解生产者和消费者同步的问题模型。
（2）了解linux中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。
2、实验环境：C/C++语言编译器3、实验要求（1）创建生产者和消费者线程在linux环境下，创建一个控制台进程，在此进程中创建n个线程来模拟生产者或者消费者。
这些线程的信息由本程序定义的“测试用例文件”中予以指定。
（2）生产和消费的规则在按照上述要求创建线程进行相应的读写操作时，还需要符合以下要求：①共享缓冲区存在空闲空间时，生产者即可使用共享缓冲区。
②从上边的测试数据文件例子可以看出，某一生产者生产一个产品后，可能不止一个消费者，或者一个消费者多次地请求消费该产品。
此时，只有当所有的消费需求都被满足以后，该产品所在的共享缓冲区才可以被释放，并作为空闲空间允许新的生产者使用。
③每个消费者线程的各个消费需求之间存在先后顺序。
例上述测试用例文件包含一行信息“5 C 3 l 2 4”，可知这代表一个消费者线程，该线程请求消费1，2，4号生产者线程生产的产品。
而这种消费是有严格顺序的，消费1号线程产品的请求得到满足后才能继续往下请求2号生产者线程的产品。
多进程同步方法演示“生产者-消费者”问题
青岛理工大学操作系统课程设计报告院（系）：计算机工程学院专业：计算机科学与技术专业学生姓名:＿＿班级：＿＿＿＿＿＿＿学号:题目：用多进程同步方法演示“生产者-消费者”问题起迄日期:设计地点:指导教师:年度第学期完成日期: 年月日一、课程设计目的本次进行操作系统课程设计的主要任务是设计一个模拟生产者消费者工作的系统。
这个问题中有一种生产者和一种消费者，生产者和消费者对同一个缓冲区进行操作，互斥的访问缓冲区。
本次课程设计的目的就是加深对多进程如何正确访问资源的认识，同时掌握信号量在互斥访问时应该如何正确有效地使用。
掌握生产者消费者问题的解决流程和方法，提高编程能力、解决问题的能力和查阅文档的能力。
二、课程设计内容与要求1、设计目的：通过研究Linux的进程同步机制和信号量，实现生产者消费者问题的并发控制。
2、说明：有界缓冲区内设有20个存储单元，放入取出的产品设定为20个100以内的随机整数。
3、设计要求：1)生产者与消费者均有二个以上2)生产者和消费者进程的数目在程序界面上可调，在运行时可随时单个增加与减少生产者与消费者3)生产者的生产速度与消费者的消费速度均可在程序界面调节，在运行中，该值调整后立即生效4)生产者生产的产品由随机函数决定5)多个生产者或多个消费者之间必须有共享对缓冲区进行操作的函数代码6)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内容、当前生产者与消费者的指针位置，以及生产者和消费者线程标识符7)采用可视化界面，可在运行过程中随时暂停，查看当前生产者、消费者以及有界缓冲区的状态三、系统分析与设计1、系统分析系统分析1.此次课程设计的任务是生产者消费者问题的模拟演示，需要处理的数据有：生产者进程数目，消费者进程数目，生产者生产速度，消费者消费速度，缓冲区中产品的个数，以及生产、消费产品的指针。
2.程序中需要缓冲区中的信息可以动态演示，生产者、消费者的个数以及生产、消费时的速度可以随时调节，同时为了使程序更加友好，应该具有开始、暂停、停止等相关可操作按钮。
用多线程同步方法解决生产者-消费者问题操作系统课设
学号：课程设计题目用多线程同步方法解决生产者－消费者问题(Producer-Consumer Problem)学院计算机科学与技术学院专业软件工程班级姓名指导教师年月日目录目录 (1)课程设计任务书 (1)正文 (2)1.设计目的与要求 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (2)2.设计思想及系统平台 (2)2.1设计思想 (2)2.2系统平台及使用语言 (2)3.详细算法描述 (3)4.源程序清单 (5)5.运行结果与运行情况 (10)6.调试过程 (13)7.总结 (13)本科生课程设计成绩评定表 ..................................................... 错误！未定义书签。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：计算机科学与技术学院题目: 用多线程同步方法解决生产者－消费者问题(Producer-Consumer Problem)初始条件：1．操作系统：Linux2．程序设计语言：C语言3．有界缓冲区内设有20个存储单元，其初值为0。
放入／取出的数据项按增序设定为1－20这20个整型数。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．技术要求：1）为每个生产者／消费者产生一个线程，设计正确的同步算法2）每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的当前全部内容、当前指针位置和生产者／消费者线程的自定义标识符。
3）生产者和消费者各有两个以上。
4）多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。
2．设计说明书内容要求：1)设计题目与要求2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。
3）数据结构与模块说明（功能与流程图）4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。
（要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。
）5）运行结果与运行情况（提示: （1）有界缓冲区可用数组实现。
《操作系统》课程设计说明书_用多线程同步方法解决生产者-消费者问题
目录目录 (1)用多线程同步方法解决生产者－消费者问题 (3)1. 设计题目与要求 (3)1.1设计题目 (3)1.2设计要求 (3)2.设计思想及系统平台 (3)2.1设计思想 (3)2.2系统平台及使用语言 (3)3.数据结构与模块说明 (4)4.源程序清单 (7)5.运行结果与运行情况 (12)6.调试过程.................................................................................................... 错误!未定义书签。
7.总结 (16)本科生课程设计成绩评定表 (18)课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：计算机科学与技术学院题目: 用多线程同步方法解决生产者－消费者问题 (Producer-Consumer Problem)初始条件：1．操作系统：Linux2．程序设计语言：C语言3．有界缓冲区内设有20个存储单元，其初值为0。
放入／取出的数据项按增序设定为1－20这20个整型数。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．技术要求：1）为每个生产者／消费者产生一个线程，设计正确的同步算法2）每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的当前全部内容、当前指针位置和生产者／消费者线程的自定义标识符。
3）生产者和消费者各有两个以上。
4）多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。
2．设计说明书内容要求：1)设计题目与要求2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。
3）数据结构与模块说明（功能与流程图）4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。
（要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。
）5）运行结果与运行情况（提示: (1)有界缓冲区可用数组实现。
(2)编译命令可用：cc -lpthread -o 目标文件名源文件名(3)多线程编程方法参见附件。
操作系统课程设计用多进程同步方法解决生产者 消费者问题1word文档良心出品
未定义书签。
未定义书签。
未定义书签。
未定义书签。
.错.误！未定义书签。
.错.误！未定义书签。
.3...
.5...
.2..0.
、题目：
用多进程同步方法ห้องสมุดไป่ตู้决生产者-消费者问题。
掌握信号量机制的过程。
掌握c语言编程。
通过研究Linux的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制。
资源时，可以看作是消耗，且该进程称为消费者。
操作系统课程设计
用多进程同步方法解决生产者-消费者问题
别:
计算机科学与技术
级:
04级4班
口
号:
名:
间:
2006-7-7—2006-7-14
一、题目：
二、设计目的：
三、总体设计思想概述：
四、说明：
五、设计要求：
六、设计方案：
七、流程图：
八、运行结果
九、源程序
十、总结
一、参考文献
.错.误！
.错.误！
.错.误！
生产者消费者问题 操作系统课程设计
生产者消费者问题操作系统课程设计本文介绍了操作系统课程设计中的生产者消费者问题。
生产者消费者问题是一种经典的同步问题，涉及到多个线程或进程的协作与同步。
在该问题中，有一定数量的生产者和消费者，它们共享一个有限的缓冲区。
生产者负责往缓冲区中添加数据，而消费者则负责从缓冲区中取出数据。
缓冲区的大小是有限的，当缓冲区已满时，生产者就需要等待，直到有消费者来取出数据；当缓冲区为空时，消费者也需要等待，直到有生产者添加数据为止。
为了解决生产者消费者问题，操作系统课程设计中通常采用信号量机制来进行同步和互斥。
生产者和消费者需要共享两个信号量：一个用来表示空闲缓冲区的数量，另一个用来表示有数据的缓冲区的数量。
当生产者添加数据时，需要使用信号量将空闲缓冲区的数量减1，然后将数据添加到缓冲区；当消费者取出数据时，需要使用信号量将有数据的缓冲区的数量减1，然后将数据从缓冲区中取出。
当缓冲区已满或为空时，线程需要进行等待，直到有信号量被释放。
操作系统课程设计中，生产者消费者问题可以作为实验来进行实践。
通过编写程序实现生产者消费者问题，可以加深对操作系统中同步和互斥的理解，同时也可以提高编程能力和解决问题的能力。
- 1 -。
用多进程同步方法演示“生产者-消费者”问题
**理工大学操作系统课程设计报告院（系）：计算机工程学院专业：计算机科学与技术班级：计算111学生姓名： ** 学号： 201107015 题目：用多进程同步方法演示“生产者-消费者”问题起迄日期: 2014.07.07-2014.07.18设计地点:现代教育中心101-103、主教学楼B505指导教师:王**2013—2014年度第 2 学期完成日期: 2014 年 7 月 18 日一、课程设计目的本次操作系统课程设计的主要任务是通过研究Linux的进程机制和信号量，实现生产者消费者问题的并发控制。
实验中需要设置多个生产者和多个消费者，生产者和消费者对同一个缓冲区进行操作，互斥的访问缓冲区。
本次课程设计的目的就是加深对多进程如何正确访问临界资源的理解，同时掌握条件变量在互斥访问时应该如何正确有效地使用。
掌握生产者消费者问题的解决流程和方法，能够在此基础上解决现实中的具体问题。
二、课程设计内容课程设计内容：1)生产者和消费者进程的数目不固定，可在程序界面上设置2)生产者和消费者进程的数目在程序界面上可调，在运行时可随时单个增加与减少生产者与消费者3)生产者的生产速度与消费者的消费速度均可在程序界面调节，在运行中，该值调整后立即生效4)生产者生产的产品由随机函数决定5)多个生产者或多个消费者之间必须有共享对缓冲区进行操作的函数代码6)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内容、当前生产者与消费者的指针位置，以及生产者和消费者线程标识符7)采用可视化界面，可在运行过程中随时暂停，查看当前生产者、消费者以及有界缓冲区的状态三、系统分析与设计1、系统分析1.1功能需求：生产者与消费者需要对缓冲池互斥操作，其中生产者和消费者的数目可以任意改变。
生产者和消费者的速度也要随机的进行修改。
可以查看当前生产者和消费者以及有界缓冲区的状态。
1.2数据需求：本次试验生产者和消费者的数量要动态的增加、减少，还有缓冲区的产品数，以及生产、消费产品的指针。
多进程同步方法解决生产者-消费者问题
课程设计报告课程名称：操作系统实验题目：用多进程同步方法解决生产者-消费者问题院系：计算机科学与工程学院班级：姓名：学号：指导老师：一、概述：1、问题描述：用多进程同步方法解决生产者-消费者问题设计目的:通过研究Linux 的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制.说明:有界缓冲区内设有20个存储单元,放入/取出的数据项设定为1-20这20个整型数.设计要求:1) 每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后,即时显示有界缓冲区的全部内容,当前指针位置和生产者/消费者线程的标识符.2) 生产者和消费者各有两个以上.3) 多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作的函数代码.2、程序设计基本思想:生产者—消费者问题是一种同步问题的抽象描述。
计算机系统中的每个进程都可以消费或生产某类资源。
当系统中某一进程使用某一资源时，可以看作是消耗，且该进程称为消费者。
而当某个进程释放资源时，则它就相当一个生产者。
一个有限空间的共享缓冲区，负责存放货物。
生产者向缓冲区中放物品，缓冲区满则不能放。
消费者从缓冲区中拿物品，缓冲区空则不能拿。
因为有多个缓冲区，所以生产者线程没有必要在生成新的数据之前等待最后一个数据被消费者线程处理完毕。
同样，消费者线程并不一定每次只能处理一个数据。
在多缓冲区机制下，线程之间不必互相等待形成死锁，因而提高了效率。
多个缓冲区就好像使用一条传送带替代托架，传送带上一次可以放多个产品。
生产者在缓冲区尾加入数据，而消费者则在缓冲区头读取数据。
当缓冲区满的时候，缓冲区就上锁并等待消费者线程读取数据；每一个生产或消费动作使得传送带向前移动一个单位，因而，消费者线程读取数据的顺序和数据产生顺序是相同的。
可以引入一个count计数器来表示已经被使用的缓冲区数量。
用Producer和Consumer 来同步生产者和消费者线程。
每当生产者线程发现缓冲区满（ count=BufferSize ），它就等待Consumer事件。
多进程同步方法解决生产者-消费者问题
可以引入一个count计数器来表示已经被使用的缓冲区数量。用Producer和Consumer来同步生产者和消费者线程。每当生产者线程发现缓冲区满（count=BufferSize），它就等待Consumer事件。同样，当消费者线程发现缓冲区空，它就开始等待Producer。生产者线程写入一个新的数据之后，就立刻发出Consumer来唤醒正在等待的消费者线程；消费者线程在读取一个数据之后，就发出Producer来唤醒正在等待的生产者线程。
通过一个有界缓冲区(用数组来实现，类似循环队列)把生产者和消费者联系起来。假定生产者和消费者的优先级是相同的，只要缓冲区未满，生产者就可以生产产品并将产品送入缓冲区。类似地，只要缓冲区未空，消费者就可以从缓冲区中去走产品并消费它。应该禁止生产者向满的缓冲区送入产品，同时也应该禁止消费者从空的缓冲区中取出产品，这一机制有生产者线程和消费者线程之间的互斥关系来实现。
二
m个生产者、k个消费者、共享n个单元缓冲区
基本算法如下：
三
4.1、生产者流程结构：
4.2消费者流程结构：
四
a)用一个整型数组Buffer_NUM来代表缓冲区。生产产品及对已有产品消费都需要访问该组缓冲区。
缓冲区的大小和结构体：
struct Buffer
{
int product[BUFFER_NUM]; //缓冲区
int start, end; //两个指针相当于教材中的in out指针
(完整版)操作系统毕业课程设计用多进程同步方法解决生产者-消费者问
操作系统课程设计用多进程同步方法解决生产者-消费者问题系别：计科系专业: 计算机科学与技术班级：.04级4班姓名：. 苏德洪目录一、题目：.................................................... 3.. .二、设计目的：.................................................... 3.. .三、总体设计思想概述：............................. 3..四、说明：.................................................... 3.. .五、设计要求：.................................................... 3.. .六、设计方案：.................................................... 3.. .七、流程图：.................................................... 5...八、运行结果.................................................... 7.. .九、源程序 (11)十、总结................................................... 1..9 ..十一、参考文献................................................... 2..0 .一、题目：用多进程同步方法解决生产者- 消费者问题。
二、设计目的：掌握信号量机制的过程。
掌握 c 语言编程。
通过研究Linux 的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制。
三、总体设计思想概述：1、生产者—消费者问题是一种同步问题的抽象描述。
生产者-消费者问题（进程同步问题）
⽣产者-消费者问题（进程同步问题）最近在学线程,在加上操作系统也在学线程,于是乎有了这篇⽂章问题描述:⼀群⽣产者进程在⽣成产品,并将这些产品提供给消费者进程去消费. 他们之间有⼀个公共的缓冲区⽤来存放产品,当产品为空时消费者不能消费,当产品为满时⽣产者不能⽣产CPP实现利⽤mutex 互斥量来对缓存区的操作进⾏加锁#include <chrono>#include <iostream>#include <mutex>#include <thread>constexpr int n = 10; // 缓存区⼤⼩int in = 0, out = 0; // ⽣产指针,消费指针int full = 0, empty = 10; // 空与满int buffer[10]; // 缓存区std::mutex mtx; // 互斥量/*** ⽣产者函数*/void producer() {do {while (full == n);std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));{std::scoped_lock lock(mtx);buffer[in] = 1;in = (in + 1) % n;std::cout << "⽣产者⽣产:" << in << "\n";empty--;full++;}} while (true);}/*** 消费者函数*/void consumer() {do {while (empty == n);{std::scoped_lock lock(mtx);buffer[out] = 0;out = (out + 1) % n;std::cout << "消费者消费:" << out << "\n";empty++;full--;}std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));} while (true);}int main() {std::thread t1{producer};std::thread t2{consumer};t1.join();t2.join();return 0;}Java实现⽤Storage对象模拟缓存区,关键代码如下/*** 存储类*/public class Storage {private Product[] products = new Product[10];private int top = 0;public synchronized void push(Product product){while(top == products.length){try{System.out.println("producer wait");wait(); //缓冲区满,⽆法⽣产,则阻塞}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}}products[top++] = product;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ⽣产了 "+product); System.out.println("producer notifyAll");notifyAll(); //⽣产出新的产品,唤醒消费者进程}public synchronized Product pop(){while (top==0){try{System.out.println("consumer wait");;wait(); //缓冲区空,⽆法消费,阻塞}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}}--top;Product p = new Product(products[top].getId(),products[top].getName()); products[top] = null;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " 消费了 "+p);System.out.println("consumer notifyAll");notifyAll(); //消费了产品,唤醒⽣产者return p;}}public class Producer implements Runnable{private Storage storage;public Producer(Storage storage){this.storage = storage;}@Overridepublic void run() {int i=0;Random r = new Random();while(i<10){i++;Product product = new Product(i,"电话"+r.nextInt(100));storage.push(product);}}}public class Consumer implements Runnable{private Storage storage;public Consumer(Storage storage){this.storage = storage;}@Overridepublic void run() {int i=0;while (i<10){i++;storage.pop();try {Thread.sleep(1000);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();} } }}。
操作系统课程设计__用多线程同步方法解决生产者
操作系统课程设计__用多线程同步方法解决生产者第一篇：操作系统课程设计__用多线程同步方法解决生产者临界区管理实现本组组员：周琪皓，董泉伟，钟佳锋，张倬慎0 引言随着多处理机体系结构的演变和分布式与并行系统的发展，并发多任务的程序设计技术已愈来愈显得重要，多线程设计模式在这些技术的发展中起着重要作用。
在现代操作系统中，利用进(线)程间的并发性实现程序中并发成分的并行执行，可大大提高系统的处理能力和效率，但也可能带来诸如执行结果的不确定性等不良现象，因此并发系统中处理好进(线)程间的互斥与同步就显得至关重要。
C++语言中的多线程机制是解决线程间的互斥与同步问题的重要工具，其应用(如网络多媒体应用、工业自动化控制等)很广泛，很复杂且常易出错。
因此在应用程序设计过程中，要考虑多个线程如何同步使用进程的共享资源，如何让一个线程与另一个线程协调合作，以免产生线程间的访问冲突。
语言提供的多线程机制能有避免同一共享互斥资源被多个线程同时访问，维护数据的一致性、安全性。
生产者/消费者问题可作为并发进程的同步和互斥问题的一个抽象模型，广泛应用于通信和控制系统中。
本文基于C++语言中的多线程机制，实现操作系统中生产者/消费者问题，以助人们更好地透解同步概念及其实现方法。
1 课程设计目的通过模拟操作者生产者经典问题的实现，以及关于信号量和互斥锁对于多线程的运用，深入理解操作系统中多线程同步法的理论知识, 加深对教材中的重要算法的理解。
同时通过编程实现这些算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,提高综合运用各专业课知识的能力。
2 课程设计题目和要求 2.1 课程设计题目题目: 临界区管理实现.2.2课程设计目的与要求初始条件：1.操作系统：Windows2.程序设计语言：C++语言3.有界缓冲区内设有20个存储单元，其初值为0。
放入／取出的数据项按增序设定为1－20这20个整型数。
技术要求：1、生产者和消费者各有两个以上。
操作系统实验-进程同步(模拟生产者与消费者问题)
#include <stdio.h>#include <malloc.h>int processnum=0;struct pcb{int flag;int numlabel;char product;char state;struct pcb* processlink;}*exe=NULL,*over=NULL;typedef struct pcb PCB;PCB* readyhead=NULL,*readytail=NULL;PCB* consumerhead=NULL,*consumertail=NULL; PCB* producerhead=NULL,*producertail=NULL;int productnum=0;int buffersize=100;int full=0,empty=buffersize;char buffer[100];int bufferpoint=0;void linkqueue(PCB* process,PCB**tail);PCB* getq(PCB* head,PCB**tail);bool hasElement(PCB* pro);void display(PCB* p);void linklist(PCB* p,PCB* listhead);void freelink(PCB *linkhead);bool processproc();bool waitempty();bool waitfull();void signalempty();void signalfull();void producerrun();void comsuerrun();bool hasElement(PCB* pro);void linklist(PCB* p,PCB* listhead){PCB* cursor=listhead;while(cursor->processlink!=NULL){cursor=cursor->processlink;}cursor->processlink=p;}void freelink(PCB* linkhead){PCB* p;while(linkhead!=NULL){p=linkhead;linkhead=linkhead->processlink;free(p);}}void linkqueue(PCB* process,PCB** tail){if((*tail)!=NULL){(*tail)->processlink=process;(*tail)=process;}else{printf("队列未初始化!");}}PCB* getq(PCB* head,PCB** tail){PCB* p;p=head->processlink;if(p!=NULL){head->processlink=p->processlink;p->processlink=NULL;if(head->processlink==NULL)(*tail)=head;}elsereturn NULL;return p;}bool processproc(){int i,f,num;char ch;PCB*p=NULL;PCB** p1=NULL;printf("\n请输入希望产生的进程个数?");scanf("%d",&num);getchar();//if(num>=100){//printf("您怎么要产生这么多进程! Demands Denied!");//return false;//}for(i=0;i<num;i++){printf("\n请输入您要产生的进程:输入1为生产者进程:输入2为消费者进程\n");scanf("%d",&f);getchar();p=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));if(!p){printf("内存分配失败");return false;}p->flag=f;processnum++;p->numlabel=processnum;p->state='w';p->processlink=NULL;if(p->flag==1){printf("您要产生的进程是生产者，它是第%d个进程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
bool g_continue = 1;//控制程序运行：1表示继续运行，0表示停止运行
HANDLE g_hMutex;//线程间的互斥信号量
HANDLE g_hFullSemaphore;//资源信号量：缓冲区满
七、流程图：
1、生产者
2、消费者
八、运行结果
1、截ห้องสมุดไป่ตู้一：
2、截图二：
3、截图三：
4、截图四：
九、源程序
//本程序于2005.12.25在VC++6.0下运行通过
//系统环境：Windows XP
#include <windows.h>
#include <iostream>
const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 20;//有界缓冲区长度
DWORD producerID[CONSUMERS_COUNT];//生产者线程的标识符
DWORD consumerID[THREADS_COUNT];//消费者线程的标识符
/*----------------------------生产一个产品开始------------------------------*/
五、设计要求：
1、每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内容，当前指针位置和生产者/消费者线程的标识符。
2、生产者和消费者各有两个以上。
3、多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作的函数代码。
六、设计方案：
通过一个有界缓冲区(用数组来实现，类似循环队列)把生产者和消费者联系起来。假定生产者和消费者的优先级是相同的，只要缓冲区未满，生产者就可以生产产品并将产品送入
/*----------------------把新生产的产品放入缓冲区开始------------------------*/
三、总体设计思想概述：
1、生产者—消费者问题是一种同步问题的抽象描述。
2、计算机系统中的每个进程都可以消费或生产某类资源。当系统中某一进程使用某一资源时，可以看作是消耗，且该进程称为消费者。
3、而当某个进程释放资源时，则它就相当一个生产者。
四、说明：
有界缓冲区内设有20个存储单元,放入/取出的数据项设定为1-20这20个整型数。
HANDLE g_hEmptySemaphore;//资源信号量：缓冲区空
DWORD WINAPI Producer(LPVOID);//生产者线程
DWORD WINAPI Consumer(LPVOID);//消费者线程
const unsigned short PRODUCERS_COUNT=4;//生产者的个数
在生产者/消费者问题中，信号量实现两种功能。首先，它是生产产品和消费产品的计数器，计数器的初始值是可利用的资源数目(有界缓冲区的长度)。其次，它是确保产品的生产者和消费者之间动作同步的同步器。
生产者要生产一个产品时，首先对资源信号量g_hFullSemaphore和互斥信号量g_hMutex进行P操作，申请资源。如果可以通过的话，就生产一个产品，并把产品送入缓冲区。然后对互斥信号量g_hMutex和资源信号量g_hEmptySemaphore进行V操作，释放资源。
消费者要消费一个产品时，首先对资源信号量g_hEmptySemaphore和互斥信号量g_hMutex进行P操作，申请资源。如果可以通过的话，就从缓冲区取出一个产品并消费掉。然后对互斥信号量g_hMutex和资源信号量g_hFullSemaphore进行V操作，释放资源。
如果缓冲区中已经没有可用资源，就把申请资源的进程添加到等待队列的队尾。如果有一个资源被释放，在等待队列中的第一个进程被唤醒并取得这个资源的使用权。
缓冲区。类似地，只要缓冲区未空，消费者就可以从缓冲区中去走产品并消费它。
应该禁止生产者向满的缓冲区送入产品，同时也应该禁止消费者从空的缓冲区中取出产品，这一机制有生产者线程和消费者线程之间的互斥关系来实现。
为解决生产者/消费者问题，应该设置两个资源信号量，其中一个表示空缓冲区的数目，用g_hFullSemaphore表示，其初始值为有界缓冲区的大小SIZE_OF_BUFFER；另一个表示缓冲区中产品的数目，用g_hEmptySemaphore表示，其初始值为0。另外，由于有界缓冲区是一个临界资源，必须互斥使用，所以还需要再设置一个互斥信号量g_hMutex，起初值为1。
操作系统课程设计
用多进程同步方法解决生产者-消费者问题
系别：计科系
专业:计算机科学与技术
班级：04级4班
学号：04101010608
姓名：苏德洪
时间：2006-7-7—2006-7-14
一、题目：
用多进程同步方法解决生产者-消费者问题。
二、设计目的：
通过研究Linux的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制。
int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//开辟缓冲区，用数组表示，可以看成是一个循环队列
unsigned short ProductID = 0;//新生产出来的产品的产品号
unsigned short ConsumeID = 0;//被消耗的产品的产品号
unsigned short in = 0;//产品进缓冲区时的缓冲区下标，用于记录生产者的指针位置
//生产一个产品，输出其ID号
void Produce()
{
std::cout<<std::endl;
std::cerr<<"生产一个产品: "<<++ProductID;
std::cout<<std::endl;
}
/*----------------------------生产一个产品结束------------------------------*/
const unsigned short CONSUMERS_COUNT=3;//消费者的个数
const unsigned short THREADS_COUNT=PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;//总线程数
HANDLE hThreads[PRODUCERS_COUNT];//各线程的handle