进程的同步实验报告汇总
![进程的同步实验报告汇总](https://img.360docs.net/img1f/13oiyl7l7b3bxazqipku7po9jj9kch1l-f1.webp)
- 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)。
操作系统
实验报告
哈尔滨工程大学
计算机科学与技术学院
一、实验概述
1. 实验名称
进程的同步
2. 实验目的
⑴使用EOS的信号量,编程解决生产者 消费者问题,理解进程同步的意义。
⑵调试跟踪EOS信号量的工作过程,理解进程同步的原理。
⑶修改EOS的信号量算法,使之支持等待超时唤醒功能(有限等待),加深理解进程同步的原理。
3. 实验类型
验证+设计
4. 实验内容
⑴准备实验
⑵使用EOS的信号量解决生产者-消费者问题
⑶调试EOS信号量的工作过程
①创建信号量
②等待释放信号量
③等待信号量(不阻塞)
④释放信号量(不唤醒)
⑤等待信号量(阻塞)
⑥释放信号量(唤醒)
⑷修改EOS的信号量算法
二、实验环境
WindowsXP + EOS集成实验环境
三、实验过程
1. 设计思路和流程图
图4-1.整体试验流程图
图4-2.Main 函数流程图、生产者消费、消费者流程图 2. 算法实现
3. 需要解决的问题及解答
(1). 思考在ps/semaphore.c 文件内的PsWaitForSemaphore 和PsReleaseSemaphore 函数中,为什么要使用原子操作?
答:在执行等待信号量和释放信号量的时候,是不允许cpu响应外部中断的,如果此时cpu响应了外部中断,会产生不可预料的结果,无法正常完成原子操作。
(2). 绘制ps/semaphore.c文件内PsWaitForSemaphore和PsReleaseSemaphore函数的流程图。
(3).P143生产者在生产了13号产品后本来要继续生产14号产品,可此时生产者为什么必须等待消费者消费了4号产品后,才能生产14号产品呢?生产者和消费者是怎样使用同步对象来实现该同步过程的呢?
答:这是因为临界资源的限制。临界资源就像产品仓库,只有“产品仓库”空闲生产者才能生产东西,有权向里面放东西。所以它必须等到消费者,取走产品,“产品空间”(临界资源)空闲时,才继续生产14号产品。
(4). 根据本实验3.3.2节中设置断点和调试的方法,自己设计一个类似的调试方案来验证消费者线程在消费24号产品时会被阻塞,直到生产者线程生产了24号产品后,消费者线程才被唤醒并继续执行的过程。
答:可以按照下面的步骤进行调试
(1) 删除所有的断点。
(2) 按F5启动调试。OS Lab会首先弹出一个调试异常对话框。
(3) 在调试异常对话框中选择“是”,调试会中断。
(4) 在Consumer函数中等待Full信号量的代码行(第173行)WaitForSingleObject(FullSemaphoreHandle, INFINITE); 添加一个断点。
(5) 在“断点”窗口(按Alt+F9打开)中此断点的名称上点击右键。
(6) 在弹出的快捷菜单中选择“条件”。
(7) 在“断点条件”对话框(按F1获得帮助)的表达式编辑框中,输入表达式“i == 24”。
(8) 点击“断点条件”对话框中的“确定”按钮。
(9) 按F5继续调试。只有当消费者线程尝试消费24号产品时才会在该条件断点处中断。
4. 主要数据结构、实现代码及其说明
修改PsWaitForSemaphore函数
if (Semaphore->Count>0){
Semaphore->Count--;
flag=STATUS_SUCCESS;
}//如果信号量大于零,说明尚有资源,可以为线程分配
else
flag=PspWait(&Semaphore->WaitListHead, Milliseconds);
KeEnableInterrupts(IntState); // 原子操作完成,恢复中断。
return flag;
}//否则,说明资源数量不够,不能再为线程分配资源,因此要使线程等待
修改PsReleaseSemaphore函数
if (Semaphore->Count + ReleaseCount > Semaphore->MaximumCount) {
Status = STATUS_SEMAPHORE_LIMIT_EXCEEDED;
} else {
// 记录当前的信号量的值。
if (NULL != PreviousCount) {
*PreviousCount = Semaphore->Count;
}
int mm=Semaphore->Count;
// 目前仅实现了标准记录型信号量,每执行一次信号量的释放操作
// 只能使信号量的值增加 1。
while ((!ListIsEmpty(&Semaphore->WaitListHead))&&(ReleaseCount)){
PspWakeThread(&Semaphore->WaitListHead, STATUS_SUCCESS);
PspThreadSchedule();
ReleaseCount--;
}
Semaphore->Count=mm+ReleaseCount;
// 可能有线程被唤醒,执行线程调度。
Status = STATUS_SUCCESS;
}
5. 源程序并附上注释
#include "psp.h"
VOID
PsInitializeSemaphore(
IN PSEMAPHORE Semaphore,
IN LONG InitialCount,
IN LONG MaximumCount)
/*++
功能描述:
初始化信号量结构体。
参数:
Semaphore -- 要初始化的信号量结构体指针。
InitialCount -- 信号量的初始值,不能小于 0 且不能大于 MaximumCount。
MaximumCount -- 信号量的最大值,必须大于 0。
返回值:无。
--*/
{
ASSERT(InitialCount >= 0 && InitialCount <= MaximumCount && MaximumCount > 0);
Semaphore->Count = InitialCount;
Semaphore->MaximumCount = MaximumCount;
ListInitializeHead(&Semaphore->WaitListHead);
}