操作系统实验报告_进程同步与互斥
进程(线程)同步和互斥实验报告
进程(线程)同步和互斥实验报告操作系统实验报告课程名称操作系统实验名称进程（线程）的同步与互斥成绩学生姓名作业君专业软件工程班级、学号同组者姓名无实验日期2021一、实验题目: : 进程（线程）的同步与互斥二、实验目的：自行编制模拟程序，通过形象化的状态显示，加深理解进程的概念、进程之间的状态转换及其所带来的 PCB 内容、组织的变化，理解进程与其 PCB 间的一一对应关系。
1．掌握基本的同步与互斥算法，理解生产者消费者模型。
2．学习使用 Windows 中基本的同步对象，掌握相关 API 的使用方法。
3．了解 Windows 中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥三、实验内容与要求：1．实验内容以生产者/消费者模型为依据，在 Windows 环境下创建一个控制台进程，在该进程中创建 n 个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。
2．实验要求学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则；学习了解 Windows 同步对象及其特性；熟悉实验环境，掌握相关 API 的使用方法；设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥；四、算法描述（含数据结构定义）或流程图#include <Windows.h> #include <iostream> #include<stdio.h> #include <math.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> using namespace std;#define MA__THREAD_NUM 64//最大线程数 #define INTE_PER_SEC 1000//延迟时间的毫秒值 const int SIZE_OF_BUFFER = 10;//缓冲区长度 int ProductID = 0;//产品号 int ConsumeID = 0;//将被消耗的产品号 int in = 0;//产品进缓冲区时的缓冲区下标 int out = 0;//产品出缓冲区时的缓冲区下标 bool running = true;//判断程序能否继续执行的逻辑值 intg_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//缓冲区是个循环队列 HANDLE g_hMute_;//公有信号量，用于线程间的互斥 HANDLEg_hFullSemaphore;//生产者的私有信号量，当缓冲区满时迫使生产者等待HANDLE g_hEmptySemaphore;//消费者的私有信号量，当缓冲区空时迫使消费者等待//定义一个结构体用于存储线程的信息 struct ThreadInfo {int serial;//线程号char entity;//线程类别(生产者或消费者)double delay;//等待时间double persist; //操作时间 };//生产者 void Producer(void_p) {//定义变量用于存储当前线程的信息DWORD m_delay;DWORD m_persist;int m_serial;//从参数中获得信息m_serial = ((ThreadInfo_)(p))->serial;m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo_)(p))->delay _INTE_PER_SEC);m_persist = (DWORD)(((ThreadInfo_)(p))->persist _INTE_PER_SEC);while (running){//P 操作cout << “生产者线程” << m_serial << “ 请求生产.” << endl;WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore, INFINITE);cout << “生产者线程” << m_serial << “ 请求独占缓冲区.” << endl;WaitForSingleObject(g_hMute_, INFINITE);Sleep(m_delay);//延迟等待//生产一个产品cout << “生产者线程”<< m_serial << “ 生产” << ++ProductID << “ 号产品成功.” << endl;cout << “生产者线程” << m_serial << “ 请求将产品” << ProductID << “ 投入缓冲区.” << endl;//把新生产的产品放入缓冲区g_buffer[in] = ProductID;in = (in +1)%SIZE_OF_BUFFER;Sleep(m_persist);//操作等待cout << “生产者线程” << m_serial << “ 将产品” << ProductID << “ 投入缓冲区中成功.” << endl;//输出缓冲区当前的状态cout << “____________________________” << endl<< “\n 当前缓冲区情况如图(■代表已有产品，□代表没有产品):” << endl;for (int i = 0;i < SIZE_OF_BUFFER;++i){if (g_buffer[i] != 0)cout << “■”;elsecout << “□”;}cout << “\n\n____________________________\n” << endl;//V 操作ReleaseMute_(g_hMute_);ReleaseSemaphore(g_hFullSemaphore, 1, NULL);} }//消费者 void Consumer(void_p) {DWORD m_delay;DWORD m_persist;int m_serial;//从参数中获得信息m_serial = ((ThreadInfo_)(p))->serial;m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo_)(p))->delay _INTE_PER_SEC);m_persist = (DWORD)(((ThreadInfo_)(p))->persist _INTE_PER_SEC);while (running){//P 操作cout << “消费者线程” << m_serial << “ 请求消费.” << endl;WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore, INFINITE);cout << “消费者线程” << m_serial << “ 请求独占缓冲区.” << endl;WaitForSingleObject(g_hMute_,INFINITE);Sleep(m_delay); //延迟等待//从缓冲区中取出一个产品cout << “消费者线程” << m_serial << “ 请求取出一个产品.” << endl;ConsumeID = g_buffer[out];g_buffer[out] = 0;out = (out + 1) % SIZE_OF_BUFFER;cout << “消费者线程” << m_serial << “ 取出产品” << ConsumeID << “ 成功.” << endl;//消耗一个产品cout << “消费者线程” << m_serial << “ 开始消费消费产品” << ConsumeID << “.” << endl;Sleep(m_persist);cout << “消费者线程” << m_serial << “ 消费产品” << ConsumeID << “ 成功.” << endl;//输出缓冲区当前的状态cout << “____________________________” << endl<< “\n 当前缓冲区情况如图:” << endl;for (int i = 0;i < SIZE_OF_BUFFER;++i){if (g_buffer[i] != 0)cout << “■”;elsecout << “□”;}cout << “\n\n____________________________\n” << endl;//V 操作ReleaseMute_(g_hMute_);ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore, 1, NULL);} }void prod_cons {//创建互斥信号量g_hMute_ = CreateMute_(NULL, FALSE, NULL);//创建同步信号量g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER, SIZE_OF_BUFFER, NULL);g_hFullSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 0,SIZE_OF_BUFFER, NULL);srand((unsigned)time(NULL));//以时间函数为种子const unsigned short THREADS_COUNT = rand % 5 + 5; //总的线程数(随机生成)//线程对象的数组HANDLE hThreads[MA__THREAD_NUM];ThreadInfo thread_info[MA__THREAD_NUM];DWORD thread_ID; //线程 IDint num = 0;//临时变量，用于循环语句cout << “系统开始模拟，并自动生成模拟数据...” << endl;system(“pause”); //暂停确认开始执行cout << “线程总数：” << THREADS_COUNT << endl;//循环随机生成各个线程的信息while (num != THREADS_COUNT){thread_info[num].serial = num + 1;if (rand % 2 == 1)thread_info[num].entity = "P";elsethread_info[num].entity = "C";thread_info[num].delay = rand % 5 + 1;thread_info[num].persist = rand % 6 + 2;num++;}cout << “\n 系统生成数据结束，模拟数据如下:” << endl<< “线程号线程类别延迟时间操作时间” << endl;for (int _ = 0;_ < THREADS_COUNT;_++)cout << “” << thread_info[_].serial << “\t”<< “” << thread_info[_].entity << “\t”<< “” << thread_info[_].delay << “\t\t”<< “” << thread_info[_].persist << endl;cout << “\n\n==================生产者-消费者开始==================\n” << endl;//创建线程for (int i = 0;i < THREADS_COUNT;i++){//创建生产者线程if (thread_info[i].entity == "P")hThreads[i] = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(Producer), ;thread_info[i], 0, ;thread_ID);//创建消费者线程elsehThreads[i] = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(Consumer), ;thread_info[i], 0, ;thread_ID);}while (running){if (getchar){//按回车后终止程序运行running = false;}}cout << “系统模拟结束...” << endl; } int main {cout << “\n==================生产者-消费者模拟==================\n” << endl;prod_cons; }五、实验过程1、记录生产者和消费者的同步执行过程。
进程的同步与互斥实验报告
进程的同步与互斥实验报告1.实验目的进程（线程）的同步与互斥是操作系统中非常重要的概念，本实验旨在通过实际操作，加深对这些概念的理解和掌握。
通过编写多个进程（线程），并在其间进行同步与互斥操作，验证同步与互斥的实际效果。
2.实验环境本实验在Linux系统下进行，使用C/C++语言编程。
3.实验内容3.1同步在实验中，我们编写了两个进程A和B，这两个进程需要按照特定的顺序执行。
为了实现同步，我们使用信号量机制来确保进程A和B按照正确的顺序执行。
3.2互斥在实验中，我们编写了多个进程C和D，这些进程需要同时对一个共享资源进行访问。
为了实现互斥，我们使用互斥锁机制来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。
4.实验过程4.1同步实验编写进程A和进程B的代码，使用信号量机制实现同步。
进程A先运行，然后通过信号量唤醒进程B，进程B再开始执行。
通过观察进程的运行顺序，验证同步机制是否起作用。
4.2互斥实验编写进程C和进程D的代码，使用互斥锁机制实现互斥。
进程C和进程D同时对一个共享资源进行访问，通过互斥锁来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。
观察进程的输出结果，验证互斥机制是否起作用。
5.实验结果5.1同步实验结果进程A开始执行进程A执行完毕进程B开始执行进程B执行完毕5.2互斥实验结果进程C开始执行进程C访问共享资源进程C执行完毕进程D开始执行进程D访问共享资源进程D执行完毕6.实验分析通过上述结果可以看出，同步实验中进程A和进程B按照正确的顺序执行，证明了同步机制的有效性。
互斥实验中进程C和进程D能够正确地交替访问共享资源，证明了互斥机制的有效性。
7.实验总结通过本次实验，我深刻理解了进程（线程）的同步与互斥，并通过实际操作加深了对这些概念的理解。
同步和互斥是操作系统中非常重要的概念，对于应对资源竞争和提高程序性能具有重要意义。
在实际开发中，我们应该合理使用同步和互斥机制，以确保程序的正确性和并发执行的效率。
《操作系统》实验报告
一、实验目的1. 理解进程的概念及其在操作系统中的作用。
2. 掌握进程的创建、调度、同步和通信机制。
3. 学习使用进程管理工具进行进程操作。
4. 提高对操作系统进程管理的理解和应用能力。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 软件环境：Visual Studio 20193. 实验工具：C++语言、进程管理工具（如Task Manager）三、实验内容1. 进程的创建与销毁2. 进程的调度策略3. 进程的同步与互斥4. 进程的通信机制四、实验步骤1. 进程的创建与销毁（1）创建进程使用C++语言编写一个简单的程序，创建一个新的进程。
程序如下：```cpp#include <iostream>#include <windows.h>int main() {// 创建进程STARTUPINFO si;PROCESS_INFORMATION pi;ZeroMemory(&si, sizeof(si));si.cb = sizeof(si);ZeroMemory(&pi, sizeof(pi));// 创建进程if (!CreateProcess(NULL, "notepad.exe", NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, &si, &pi)) {std::cout << "创建进程失败" << std::endl;return 1;}std::cout << "进程创建成功" << std::endl;// 等待进程结束WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE);// 销毁进程CloseHandle(pi.hProcess);CloseHandle(pi.hThread);return 0;}```（2）销毁进程在上面的程序中，通过调用`WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE)`函数等待进程结束，然后使用`CloseHandle(pi.hProcess)`和`CloseHandle(pi.hThread)`函数销毁进程。
进程同步实验报告
一、实验目的1. 理解进程同步的概念和原理；2. 掌握进程同步的基本方法和机制；3. 学会使用信号量实现进程同步；4. 通过实验验证进程同步机制的有效性。
二、实验原理1. 进程同步：在多道程序设计中，进程的执行是并发的，但某些情况下需要保证多个进程按照一定的顺序执行，以避免出现数据不一致、死锁等问题。
进程同步是指通过某种机制，协调多个进程的执行顺序，保证它们能够正确、有效地共享资源。
2. 信号量：信号量是一种特殊的变量，用于实现进程同步。
信号量具有两个原子操作：P操作（wait）和V操作（signal）。
P操作用于申请资源，V操作用于释放资源。
3. 互斥锁：互斥锁是一种常见的进程同步机制，用于保证临界资源的互斥访问。
当一个进程进入临界区时，它会尝试获取互斥锁，如果锁已被其他进程获取，则该进程进入等待状态；当进程退出临界区时，它会释放互斥锁。
三、实验内容1. 实验环境：Linux操作系统，C语言编程环境。
2. 实验工具：gcc编译器、gdb调试器。
3. 实验步骤：（1）创建一个互斥锁，用于保护临界资源。
（2）编写两个进程，分别模拟对临界资源的访问。
（3）在进程访问临界资源前，使用P操作尝试获取互斥锁。
（4）在进程访问临界资源后，使用V操作释放互斥锁。
（5）编译并运行程序，观察进程执行情况。
四、实验结果与分析1. 实验结果：（1）在互斥锁的保护下，两个进程能够按照预期顺序访问临界资源。
（2）当其中一个进程正在访问临界资源时，另一个进程会进入等待状态。
（3）当进程访问临界资源完成后，它会释放互斥锁，允许其他进程访问。
2. 实验分析：（1）互斥锁能够有效地保护临界资源，避免数据不一致问题。
（2）信号量P操作和V操作保证了进程的同步，避免了死锁现象。
（3）通过实验验证了进程同步机制的有效性。
五、实验总结本次实验通过使用信号量和互斥锁，实现了进程同步。
实验结果表明，信号量和互斥锁能够有效地保证进程按照预期顺序执行，避免数据不一致和死锁等问题。
操作系统实验报告九
操作系统实验报告九一、实验目的本次操作系统实验的目的是深入了解和掌握操作系统中的进程管理、内存管理、文件系统等核心概念和技术，并通过实际的实验操作，提高对操作系统原理的理解和应用能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，开发工具为 Visual Studio 2019，编程语言为 C+＋。
三、实验内容及步骤（一）进程管理实验1、创建进程使用 Windows API 函数 CreateProcess 来创建一个新的进程。
观察新进程的创建过程和相关的系统资源分配。
2、进程同步与互斥使用互斥量（Mutex）和信号量（Semaphore）来实现进程之间的同步和互斥操作。
编写多个进程，模拟对共享资源的并发访问，并通过同步机制来保证数据的一致性和正确性。
（二）内存管理实验1、内存分配与释放使用 Windows API 函数 VirtualAlloc 和 VirtualFree 来进行内存的动态分配和释放。
观察内存分配和释放过程中的内存状态变化。
2、内存页面置换算法实现简单的内存页面置换算法，如先进先出（FIFO）算法和最近最少使用（LRU）算法。
通过模拟内存访问过程，比较不同算法的性能和效率。
（三）文件系统实验1、文件操作使用 Windows API 函数 CreateFile、ReadFile、WriteFile 等来进行文件的创建、读取和写入操作。
观察文件操作过程中的系统调用和文件系统的响应。
2、文件目录管理实现对文件目录的创建、删除、遍历等操作。
了解文件目录结构和文件系统的组织方式。
四、实验结果与分析（一）进程管理实验结果1、创建进程成功创建新的进程，并观察到新进程在任务管理器中的出现和相关的资源占用情况。
2、进程同步与互斥通过互斥量和信号量的使用，有效地实现了进程之间的同步和互斥操作，避免了对共享资源的并发访问冲突，保证了数据的正确性。
（二）内存管理实验结果1、内存分配与释放能够成功地进行内存的动态分配和释放，观察到内存地址的变化和内存使用情况的更新。
《操作系统》课程实验报告
《操作系统》课程实验报告一、实验目的本次《操作系统》课程实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解操作系统的工作原理、进程管理、内存管理、文件系统等核心概念，并掌握相关的操作技能和分析方法。
二、实验环境1、操作系统：Windows 10 专业版2、开发工具：Visual Studio Code3、编程语言：C/C+＋三、实验内容（一）进程管理实验1、进程创建与终止通过编程实现创建新进程，并观察进程的创建过程和资源分配情况。
同时，实现进程的正常终止和异常终止，并分析其对系统的影响。
2、进程同步与互斥使用信号量、互斥锁等机制实现进程之间的同步与互斥。
通过模拟多个进程对共享资源的访问，观察并解决可能出现的竞争条件和死锁问题。
（二）内存管理实验1、内存分配与回收实现不同的内存分配算法，如首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。
观察在不同的内存请求序列下，内存的分配和回收情况，并分析算法的性能和优缺点。
2、虚拟内存管理研究虚拟内存的工作原理，通过设置页面大小、页表结构等参数，观察页面的换入换出过程，以及对系统性能的影响。
（三）文件系统实验1、文件操作实现文件的创建、打开、读取、写入、关闭等基本操作。
观察文件在磁盘上的存储方式和文件系统的目录结构。
2、文件系统性能优化研究文件系统的缓存机制、磁盘调度算法等，通过对大量文件的读写操作，评估不同优化策略对文件系统性能的提升效果。
四、实验步骤（一）进程管理实验步骤1、进程创建与终止（1）使用 C/C+＋语言编写程序，调用系统函数创建新进程。
（2）在子进程中执行特定的任务，父进程等待子进程结束，并获取子进程的返回值。
（3）通过设置异常情况，模拟子进程的异常终止，观察父进程的处理方式。
2、进程同步与互斥（1）定义共享资源和相关的信号量或互斥锁。
（2）创建多个进程，模拟对共享资源的并发访问。
（3）在访问共享资源的关键代码段使用同步机制，确保进程之间的正确协作。
（4）观察并分析在不同的并发情况下，系统的运行结果和资源竞争情况。
操作系统实验报告——进程同步与互斥
操作系统实验报告——进程同步与互斥一、实验内容本实验主要内容是通过编写程序来实现进程的同步与互斥。
具体来说，是通过使用信号量来实现不同进程之间的同步和互斥。
我们将编写两个进程，一个进程负责打印奇数，另一个进程负责打印偶数，两个进程交替打印，要求打印的数字从1开始，直到100结束。
二、实验原理进程的同步是指多个进程之间按照一定的顺序执行，进程之间互相等待的关系。
而进程的互斥是指多个进程竞争同一个资源，需要通过其中一种方式来避免同时访问共享资源，以免造成数据错乱。
在本实验中，我们使用信号量来实现进程的同步与互斥。
信号量是一个计数器，用于表示一些共享资源的可用数量。
进程在访问共享资源时，需要先对信号量进行操作，当信号量大于0时，表示资源可用，进程可以访问；当信号量等于0时，表示资源不可用，进程需要等待。
进程同步的实现可以通过信号量的P操作与V操作来完成。
P操作用于申请资源，当资源可用时，将计数器减一，并进入临界区；V操作用于释放资源，当资源使用完毕时，将计数器加一，使等待资源的进程能够申请。
进程互斥的实现可以通过信号量的P操作与V操作结合临界区来完成。
当多个进程需要访问共享资源时，需要先进行P操作，进入临界区，访问完毕后进行V操作，离开临界区。
三、实验步骤1.首先，我们需要创建两个进程，一个进程负责打印奇数，另一个进程负责打印偶数。
2. 然后，我们创建一个共享变量count，用来记录打印的数字。
3. 接着，我们创建两个信号量odd和even，用来控制进程的同步与互斥。
odd信号量初始值为1，表示打印奇数的进程可以访问；even信号量初始值为0，表示打印偶数的进程需要等待。
4.编写奇数打印进程的代码，首先进行P操作，判断奇数信号量是否大于0，如果大于0，表示可以打印奇数。
5. 如果可以打印奇数，将count加一，并输出当前的奇数，然后进行V操作，释放偶数打印进程的等待。
6.同样的，编写偶数打印进程的代码，首先进行P操作，判断偶数信号量是否大于0，如果大于0，表示可以打印偶数。
操作系统实验报告步骤
一、实验目的1. 理解进程同步与互斥的基本概念。
2. 掌握进程同步与互斥的常用方法。
3. 通过实验加深对操作系统进程管理的理解。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 开发工具：Visual Studio 20193. 编程语言：C++三、实验内容1. 实现进程同步与互斥的基本方法。
2. 利用互斥锁实现进程同步。
3. 利用信号量实现进程同步。
四、实验步骤1. 创建项目（1）打开Visual Studio 2019，创建一个名为“进程同步与互斥实验”的控制台项目。
（2）在项目文件夹中创建一个名为“main.cpp”的源文件。
2. 实现进程同步与互斥的基本方法（1）定义两个全局变量，分别表示互斥锁和信号量。
```cpp#include <iostream>#include <thread>#include <mutex>#include <semaphore.h>std::mutex mtx;sem_t semaphore;void process1() {// 获取互斥锁mtx.lock();std::cout << "进程1正在执行" << std::endl; // 释放互斥锁mtx.unlock();}void process2() {// 等待信号量sem_wait(&semaphore);std::cout << "进程2正在执行" << std::endl; // 释放信号量sem_post(&semaphore);}```（2）在主函数中创建线程，并调用相应的函数。
```cppint main() {// 初始化互斥锁和信号量mtx.lock();sem_init(&semaphore, 0, 1);// 创建线程std::thread t1(process1);std::thread t2(process2);// 等待线程结束t1.join();t2.join();// 销毁信号量sem_destroy(&semaphore);return 0;}```3. 运行程序（1）编译并运行程序。
操作系统实验之进程管理实验报告
操作系统实验之进程管理实验报告一、实验目的本次操作系统实验的主要目的是深入理解进程管理的概念和原理，通过实际操作和观察，掌握进程的创建、调度、同步与互斥等关键机制。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，开发工具为 Visual Studio 2019，编程语言为 C+＋。
三、实验内容1、进程创建使用系统提供的 API 函数创建新的进程。
观察新进程的资源使用情况和运行状态。
2、进程调度编写程序模拟不同的进程调度算法，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）和时间片轮转（RR）。
比较不同调度算法下的平均周转时间、平均等待时间等性能指标。
3、进程同步与互斥利用信号量、互斥锁等机制实现进程之间的同步与互斥。
设计并发程序，解决生产者消费者问题、读写者问题等经典同步问题。
四、实验步骤1、进程创建实验首先，包含所需的头文件，如｀＜windowsh>｀。
然后，定义创建进程的函数，使用｀CreateProcess` 函数创建新进程，并获取进程的相关信息，如进程标识符、线程标识符等。
最后，通过查看任务管理器或其他系统工具，观察新创建进程的资源占用情况。
2、进程调度实验设计不同的调度算法函数，如｀FCFSSchedule`、｀SJFSchedule` 和｀RRSchedule`。
在每个调度算法函数中，模拟进程的到达时间、服务时间等参数，并按照相应的算法进行进程调度。
计算每个进程的周转时间和等待时间，并求出平均周转时间和平均等待时间。
3、进程同步与互斥实验定义信号量或互斥锁变量。
在生产者消费者问题中，生产者在生产产品时获取互斥锁，生产完成后释放互斥锁并通知消费者；消费者在消费产品时获取互斥锁，消费完成后释放互斥锁。
在读写者问题中，读者在读取数据时获取共享锁，读完后释放共享锁；写者在写入数据时获取独占锁，写入完成后释放独占锁。
五、实验结果与分析1、进程创建实验结果成功创建新的进程，并能够获取到进程的相关信息。
操作系统实验报告三
操作系统实验报告三一、实验目的本次操作系统实验的目的在于深入了解操作系统的进程管理、内存管理和文件系统等核心功能，通过实际操作和观察，增强对操作系统原理的理解和掌握，提高解决实际问题的能力。
二、实验环境本次实验在 Windows 10 操作系统环境下进行，使用了 Visual Studio 2019 作为编程工具，并借助了相关的操作系统模拟软件和调试工具。
三、实验内容与步骤（一）进程管理实验1、创建多个进程使用 C+＋语言编写程序，通过调用系统函数创建多个进程。
观察每个进程的运行状态和资源占用情况。
2、进程同步与互斥设计一个生产者消费者问题的程序，使用信号量来实现进程之间的同步与互斥。
分析在不同并发情况下程序的执行结果，理解进程同步的重要性。
（二）内存管理实验1、内存分配与回收实现一个简单的内存分配算法，如首次适应算法、最佳适应算法或最坏适应算法。
模拟内存的分配和回收过程，观察内存的使用情况和碎片产生的情况。
2、虚拟内存管理了解 Windows 操作系统的虚拟内存机制，通过查看系统性能监视器观察虚拟内存的使用情况。
编写程序来模拟虚拟内存的页面置换算法，如先进先出（FIFO）算法、最近最少使用（LRU）算法等。
（三）文件系统实验1、文件操作使用 C+＋语言对文件进行创建、读写、删除等操作。
观察文件在磁盘上的存储方式和文件目录的结构。
2、文件系统性能测试对不同大小和类型的文件进行读写操作，测量文件系统的读写性能。
分析影响文件系统性能的因素，如磁盘碎片、缓存机制等。
四、实验结果与分析（一）进程管理实验结果1、创建多个进程在创建多个进程的实验中，通过任务管理器可以观察到每个进程都有独立的进程 ID、CPU 使用率、内存占用等信息。
多个进程可以并发执行，提高了系统的资源利用率。
2、进程同步与互斥在生产者消费者问题的实验中，当使用正确的信号量机制时，生产者和消费者能够协调工作，不会出现数据不一致或死锁的情况。
操作系统实验4-4实验报告
操作系统实验4-4实验报告一、实验目的本次操作系统实验 4-4 的目的是深入了解和掌握操作系统中进程管理的相关知识和技术，通过实际操作和观察，加深对进程调度算法、进程同步与互斥等概念的理解，并提高解决实际问题的能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程环境为 Visual Studio 2019。
三、实验内容1、进程调度算法的实现先来先服务（FCFS）算法短作业优先（SJF）算法时间片轮转（RR）算法优先级调度算法2、进程同步与互斥的实现使用信号量实现生产者消费者问题使用互斥锁实现哲学家进餐问题四、实验步骤1、进程调度算法的实现先来先服务（FCFS）算法设计数据结构来表示进程，包括进程ID、到达时间、服务时间等。
按照进程到达的先后顺序将它们放入就绪队列。
从就绪队列中选择第一个进程进行处理，计算其完成时间、周转时间和带权周转时间。
短作业优先（SJF）算法在设计的数据结构中增加作业长度的字段。
每次从就绪队列中选择服务时间最短的进程进行处理。
计算相关的时间指标。
时间片轮转（RR）算法设定时间片的大小。
将就绪进程按照到达时间的先后顺序放入队列。
每个进程每次获得一个时间片的执行时间，若未完成则重新放入队列末尾。
优先级调度算法为每个进程设置优先级。
按照优先级的高低从就绪队列中选择进程执行。
2、进程同步与互斥的实现生产者消费者问题创建一个共享缓冲区。
生产者进程负责向缓冲区中生产数据，消费者进程从缓冲区中消费数据。
使用信号量来控制缓冲区的满和空状态，实现进程的同步。
哲学家进餐问题模拟多个哲学家围绕一张圆桌进餐的场景。
每个哲学家需要同时获取左右两边的筷子才能进餐。
使用互斥锁来保证筷子的互斥访问，避免死锁的发生。
五、实验结果与分析1、进程调度算法的结果与分析先来先服务（FCFS）算法优点：实现简单，公平对待每个进程。
缺点：对短作业不利，平均周转时间可能较长。
短作业优先（SJF）算法优点：能有效降低平均周转时间，提高系统的吞吐量。
操作系统实验报告4
操作系统实验报告4一、实验目的本次操作系统实验的目的在于深入了解和掌握操作系统中进程管理、内存管理、文件系统等核心概念和相关操作，通过实际的实验操作，增强对操作系统原理的理解和应用能力，提高解决实际问题的能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程语言为 C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019。
三、实验内容与步骤（一）进程管理实验1、进程创建与终止使用 C+＋语言编写程序，创建多个进程，并在进程中执行不同的任务。
通过进程的标识符（PID）来监控进程的创建和终止过程。
2、进程同步与互斥设计一个生产者消费者问题的程序，使用信号量来实现进程之间的同步与互斥。
观察生产者和消费者进程在不同情况下的执行顺序和结果。
（二）内存管理实验1、内存分配与释放编写程序，使用动态内存分配函数（如｀malloc` 和｀free`）来分配和释放内存。
观察内存的使用情况和内存泄漏的检测。
2、内存页面置换算法实现几种常见的内存页面置换算法，如先进先出（FIFO）算法、最近最少使用（LRU）算法和最佳置换（OPT）算法。
通过模拟不同的页面访问序列，比较不同算法的性能。
（三）文件系统实验1、文件创建与读写使用 C+＋语言的文件操作函数，创建一个新文件，并向文件中写入数据。
从文件中读取数据，并进行数据的处理和显示。
2、文件目录操作实现对文件目录的创建、删除、遍历等操作。
观察文件目录结构的变化和文件的组织方式。
四、实验结果与分析（一）进程管理实验结果与分析1、进程创建与终止在实验中，成功创建了多个进程，并通过控制台输出观察到了每个进程的 PID 和执行状态。
可以看到，进程的创建和终止是按照程序的逻辑顺序进行的，操作系统能够有效地管理进程的生命周期。
2、进程同步与互斥在生产者消费者问题的实验中，通过信号量的控制，生产者和消费者进程能够正确地实现同步与互斥。
当缓冲区为空时，消费者进程等待；当缓冲区已满时，生产者进程等待。
实验四-同步与互斥-Linux实验报告
实验四-同步与互斥-Linux实验报告实验四同步与互斥 Linux 实验报告一、实验目的本次实验旨在深入理解操作系统中进程的同步与互斥概念，通过在Linux 环境下进行编程实践，掌握相关的实现方法和技术，提高对并发控制的认识和应用能力。
二、实验环境操作系统：Linux（Ubuntu 2004）编程语言：C 语言开发工具：GCC 编译器三、实验原理（一）同步同步是指多个进程在执行过程中需要按照一定的顺序协调工作，以确保它们之间的操作具有正确的逻辑关系。
常见的同步机制包括信号量、条件变量等。
（二）互斥互斥是指在同一时刻，只允许一个进程访问共享资源，以避免多个进程同时操作导致的数据不一致或错误。
实现互斥的常见方法有互斥锁、临界区等。
四、实验内容（一）使用信号量实现生产者消费者问题1、问题描述生产者不断生产产品并放入缓冲区，消费者从缓冲区取出产品进行消费。
缓冲区大小有限，当缓冲区满时生产者停止生产，当缓冲区为空时消费者停止消费。
2、实现思路创建一个信号量来表示缓冲区的可用空间数量，另一个信号量表示缓冲区中已有的产品数量。
生产者在生产前检查可用空间信号量，消费者在消费前检查产品数量信号量。
3、代码实现｀｀｀cinclude ＜stdioh>include ＜stdlibh>include ＜pthreadh>include ＜semaphoreh>define BUFFER_SIZE 5int bufferBUFFER_SIZE;int in ＝ 0;int out ＝ 0;sem_t empty_sem;sem_t full_sem;pthread_mutex_t mutex;void producer(void arg) ｛int item;while （1) ｛item ＝ rand(）％ 100;sem_wait(＆empty_sem)；pthread_mutex_lock(＆mutex)；bufferin ＝ item;printf(＂Producer: Produced item ％d at position ％d\n"， item, in)；in ＝（in ＋ 1) ％ BUFFER_SIZE;pthread_mutex_unlock(＆mutex)；sem_post(＆full_sem)；｝return NULL;｝void consumer(void arg) ｛int item;while （1) ｛sem_wait(＆full_sem)；pthread_mutex_lock(＆mutex)；item ＝ bufferout;printf(＂Consumer: Consumed item ％d from position ％d\n"， item, out)；out ＝（out ＋ 1) ％ BUFFER_SIZE;pthread_mutex_unlock(＆mutex)；sem_post(＆empty_sem)；｝return NULL;｝int main(）｛pthread_t producer_thread, consumer_thread;sem_init(＆empty_sem, 0, BUFFER_SIZE)；sem_init(＆full_sem, 0, 0)；pthread_mutex_init(＆mutex, NULL)；pthread_create(＆producer_thread, NULL, producer, NULL)；pthread_create(＆consumer_thread, NULL, consumer, NULL)；pthread_join(producer_thread, NULL)；pthread_join(consumer_thread, NULL)；sem_destroy(＆empty_sem)；sem_destroy(＆full_sem)；pthread_mutex_destroy(＆mutex)；return 0;｝｀｀｀（二）使用互斥锁实现读者写者问题1、问题描述存在多个读者和一个写者，读者可以同时读取数据，但写者在写数据时不允许有其他读者或写者访问。
操作系统实验报告——进程同步与互斥
《进程同步与互斥》实验报告实验序号：01 实验项目名称：进程同步与互斥学号姓名专业、班实验地点指导教师时间一、实验目的1、掌握基本的进程同步与互斥算法，理解生产者-消费者问题。
2、学习使用Windows 2000/XP中基本的同步对象，掌握相关API的使用方法。
3、了解Windows 2000/XP中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥。
4、设计程序，实现生产者-消费者进程(线程)的同步与互斥；二、实验环境Windows 2000/XP + Visual C++ 6.0三、实验内容以生产者-消费者模型为依据，在Windows 2000/XP环境下创建一个控制台进程，在该进程中创建n个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。
四、设计思路和流程框图生产者进程的功能：生产东西，供消费者消费；消费者进程的功能：消费生产者生产的东西。
生产者生产产品并存入缓冲区供消费者取走使用，消费者从缓冲器内取出产品去消费。
在生产者和消费者同时工作时，必须禁止生产者将产品放入已装满的缓冲器内，禁止消费者从空缓冲器内取产品。
五、源程序（含注释）清单#include<windows.h>printf("Consumer %2d finish consuming product %2d\n ",m_serial,m_thread_request[i]);}//离开临界区LeaveCriticalSection(&PC_Critical[BufferPos]);}}六、测试结果以及实验总结1、通过实验进一步了解了基本的进程同步与互斥算法，理解生产者-消费者问题2、掌握了相关API的使用方法。
3、了解到进程是一个可以拥有资源的基本单位，是一个可以独立调度和分派的基本单位。
而线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分配的基本单位，故又称为轻权（轻型）进程(Light Weight Process)。
操作系统实训报告进程同步和互斥
进程同步和互斥一、设计目的：通过实现哲学家进餐问题的同步深入了解和掌握进程同步和互斥的原理。
二、设计内容哲学家有N个，也定全体到达后开始讨论：在讨论的间隙哲学家进餐，每人进餐时都需使用刀、叉各一把，所有哲学家刀和叉都拿到后才能进餐。
哲学家的人数、餐桌上的布置自行设定，实现刀和叉的互斥使用算法的程序实现。
三、开发环境windows环境，VC6.0平台。
四、分析设计＜一＞实验原理不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。
每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区（Critical Section）。
每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区（Critical Section）（临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源）。
每次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。
不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。
本程序主要使用了EnterCriticalSection (&cs)和LeaveCriticalSection (&cs)两个函数实现临界区互斥。
EnterCriticalSection (&cs)用来进入临界区，LeaveCriticalSection (&cs)用来离开临界区。
哲学家进餐问题设定图＜二＞程序结构1、主程序模块（详见图1）2、状态改变模块（详见图2）3、返回哲学家状态模块（详见图3）4、返回餐具状态模块（详见图4）＜三＞数据结构：程序中定义一个哲学家类，包含两个私有对象和四个公有对象。
Number对象：报讯哲学家的编号。
Status对象：用于保存当前该哲学家的状态，0表示正在等待（即处于饥饿状态）1表示得到餐具正在吃饭，2表示正在思考Philosopher(int num)方法：哲学家类构造函数，参数num表示哲学家编号find() const方法：返回该哲学家编号getinfo() const方法：返回哲学家当前状态Change()方法：根据题目要求改变哲学家的状态（等待->进餐->思考->等待…………）另外，程序中包含一个公有对象，bool类型数组tools[6]，用来保存6把餐当前状态：true 表示该餐具当前空闲，false表示该餐具当前正被使用。
操作系统课程实验报告
操作系统课程实验报告一、实验目的操作系统是计算机系统中最为关键的软件之一，它负责管理计算机的硬件资源和软件资源，为用户提供一个良好的工作环境。
通过操作系统课程实验，旨在深入理解操作系统的基本原理和功能，提高对操作系统的实际操作能力和问题解决能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为Windows 10 和Linux（Ubuntu 1804），开发工具包括 Visual Studio Code、gcc 编译器等。
三、实验内容（一）进程管理1、进程创建与终止在 Windows 系统中，使用 C+＋语言创建多个进程，并通过进程句柄控制进程的终止。
在 Linux 系统中，使用 fork(）系统调用创建子进程，并通过 exit(）函数终止进程。
2、进程同步与互斥使用信号量实现进程之间的同步与互斥。
在 Windows 中，利用CreateSemaphore(）和 WaitForSingleObject(）等函数进行操作；在Linux 中，通过 sem_init(）、sem_wait(）和 sem_post(）等函数实现。
（二）内存管理1、内存分配与释放在 Windows 中，使用 HeapAlloc(）和 HeapFree(）函数进行动态内存的分配与释放。
在 Linux 中，使用 malloc(）和 free(）函数完成相同的操作。
2、内存页面置换算法实现了几种常见的内存页面置换算法，如先进先出（FIFO）算法、最近最少使用（LRU）算法等，并比较它们的性能。
（三）文件系统管理1、文件创建与读写在 Windows 和 Linux 系统中，分别使用相应的 API 和系统调用创建文件，并进行读写操作。
2、目录操作实现了目录的创建、删除、遍历等功能。
四、实验步骤（一）进程管理实验1、进程创建与终止（1）在 Windows 系统中，编写 C+＋程序，使用 CreateProcess(）函数创建新进程，并通过 TerminateProcess(）函数终止指定进程。
操作系统进程同步和互斥的实验报告
湖南农业大学信息科学技术学院学生实验报告【实验步骤、过程】（含原理图、流程图、关键代码，或实验过程中的记录、数据等）生产者进程（进程由多个线程组成）生产信息，例如它可以是计算进程。
消费者进程使用信息，它可以是输岀打印进程。
由于生产者和消费者彼此独立，且运行速度不确定，所以很可能岀现生产者已产生了信息而消费者却没有来得及接受信息这种情况。
为此，需要引入由一个或者若干个存储单元组成的临时存储区，以便存放生产者所产生的信息，平滑进程间由于速度不确定所带来的问题。
这个临时存储区叫做缓冲区，通常用一维数组来表示。
由一个或若干个存储单元组成的缓冲区叫作“有穷缓冲区”。
下面我们来分析一下有穷缓冲的生产者和消费者的例子。
原理图假设有多个生产者和多个消费者，它们共享一个具有n个存储单元的有穷缓冲区Buffer（O .... n -1），这是一个环形队列。
其队尾指针Rear指向当前信息应存放的位置（Buffer[Rear]），队首指针Front指向当前取出信息的位置（Buffer[front]）。
生产者进程总是把信息存放在Buffer[Rear]中，消费者进程则总是从Buffer [Rear] 中取出信息。
如果想使生产者进程和消费者进程协调合作，则必须使它们遵循如下规则：1）只要缓冲区有存储单元，生产者都可往其中存放信息；当缓冲区已满时，若任意生产者提岀写要求，则都必须等待；2）只要缓冲区中有消息可取，消费者都可从缓冲区中取岀消息；当缓冲区为空时，若任意消费者想取岀信息，则必须等待；3）生产者们和消费者们不能同时读、写缓冲区。
流程图代码：public class ProducerC on sumer { public static void main( Str in g[] args) { Syn cStack ss = new Syn cStack(); Producer p = new Producer(ss);Con sumer c = new Con sumer(ss); new Thread(p).start();new Thread(p).start();new Thread(p).start();new Thread(c).start();}}class WoTou {int id;WoTou(i nt id) {=id;}public Stri ng toStri ng() {return "WoTou :" + id;}}class Syn cStack {int in dex = 0;WoTo u[] arrWT = new WoTou[6];public syn chr oni zed void push(WoTou wt) { while(i ndex == {try {();} catch (In terruptedExcepti on e) {();}}();arrWT[i ndex] = wt;in dex ++;}public syn chr oni zed WoTou pop() { while(i ndex == 0) {try {();} catch (In terruptedExcepti on e) {();}}();in dex--;retur n arrWT[i ndex];}}class Producer impleme nts Runn able { Syn cStack ss = n ull;Producers yn cStack ss) {=ss;}public void run() {for(i nt i=0; i<20; i++) {WoTou wt = new WoTou(i);(wt);"生产了：“ + wt);try {((in t)() * 200));} catch (In terruptedExcepti on e) {();}}}}class Con sumer impleme nts Runn able { Syn cStack ss = n ull;Con sumer(S yn cStack ss) {=ss;}public void run() {for(i nt i=0; i<20; i++) {WoTou wt =();"消费了：" + wt);try {((in t)() * 1000))；} catch (In terruptedExcepti on e) {()；}}}}结果：(随机的)生产了：WoTou : 0生产了：WoTou : 0 消费了：WoTou:0生产了：WoTou: 1 生产了：WoTou: 1 生产了：WoTou: 1 生产了：WoTou:2 生产了：WoTou : 3 消费了：WoTou : 2 消费了：WoTou:3生产了：WoTou : 4 消费了：WoTou : 4 生产了：WoTou:5 消费了：WoTou:5生产了：WoTou : 6 消费了：WoTou : 6 生产了：WoTou:2 消费了：WoTou:2生产了：WoTou : 3 消费了：WoTou : 3 生产了：WoTou:4 消费了：WoTou:4生产了：WoTou : 5 消费了：WoTou : 5 生产了：WoTou:6消费了：WoTou:6【实验结果或总结】（对实验结果进行相应分析，或总结实验的心得体会，并提出实验的改进意见）【备注】。
操作系统进程同步与互斥实验报告0204192337
学生实验报告姓名：年级专业班级学号成绩#define N 1 //N定义为临界资源!printf("请输入三个进程:\n"); //初始状态为：临界资源处于空闲状态!loop:scanf("%d %d %d",&a,&b,&c); //输入的进程名为:a,b,c!进程名输入的先后代表进程的访问顺序！if(a==N) //判断进程a是否占据临界资源!若a==N,表明a访问临界资源！{printf("a=%d\n",a); //a正在访问临界资源！printf("b=0,c=0\n"); //b,c不能进入自己的临界区，需等待a释放临界资源!printf(“临界资源正在被进程a访问,进程b,c必须等待.\n”);}else if(b==N){printf("b=%d\n",b); //b正在访问临界资源!printf("a=0,c=0\n"); //a,c不能进入自己的临界区，需等待b释放临界资源！printf(“临界资源正在被进程b访问,进程a,c必须等待.\n”);}5.编译链接所编写的程序,在编译正确的情况下执行程序.6.记录程序执行的结果(如下图所示).注意:初始状态为:临界资源处于空闲状20 10年12 月16 日【实验结果或总结】（对实验结果进行相应分析，或总结实验的心得体会，并提出实验的改进意见）1.进程a,b,c分别访问临界资源时程序执行的结果如下.(a) (b) (c)2.该程序初始化N为临界资源，根据输入a,b,c,的值是否等于N来判断进程分别是否进入自己的临界区。
当a=N 表明进程a正在访问临界资源。
此时程序执行的输出为：a=1,b=c=0表示进程b,c不能进入自己的临界区。
3.该程序能较好地体现程序并发执行时的一种制约关系-互斥，但不能较好的反映进程的同步关系，所以该算法有待改进，用以同时实现进程的同步和互斥。
操作系统实验报告实验3_1
操作系统实验报告实验3_1一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解操作系统中进程管理的相关概念和原理，通过实际操作和观察，掌握进程的创建、调度、同步与互斥等关键机制，提高对操作系统内核工作原理的认知和实践能力。
二、实验环境本次实验在装有 Windows 10 操作系统的计算机上进行，使用了Visual Studio 2019 作为开发工具，编程语言为 C+＋。
三、实验内容与步骤（一）进程创建1、编写一个简单的 C+＋程序，使用系统调用创建一个新的进程。
2、在父进程和子进程中分别输出不同的信息，以区分它们的执行逻辑。
｀｀｀cppinclude ＜iostream>include ＜windowsh>int main(）｛DWORD pid;HANDLE hProcess ＝ CreateProcess(NULL, ＂childexe"， NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, NULL, ＆pid)；if （hProcess!＝ NULL) ｛std:：cout ＜＜＂Parent process: Created child process with PID ＂＜＜ pid ＜＜ std:：endl;WaitForSingleObject(hProcess, INFINITE)；CloseHandle(hProcess)；｝ else ｛std:：cerr ＜＜＂Failed to create child process" ＜＜ std:：endl;return 1;｝return 0;｝｀｀｀（二）进程调度1、设计一个多进程并发执行的程序，通过设置不同的优先级，观察操作系统对进程的调度情况。
2、记录每个进程的执行时间和等待时间，分析调度算法的效果。
｀｀｀cppinclude ＜iostream>include ＜windowsh>DWORD WINAPI ProcessFunction(LPVOID lpParam) ｛int priority ＝（int)lpParam;DWORD start ＝ GetTickCount(）；std:：cout ＜＜＂Process with priority ＂＜＜ priority ＜＜＂started" ＜＜ std:：endl;for （int i ＝ 0; i ＜ 100000000; i+＋）｛／／执行一些计算操作｝DWORD end ＝ GetTickCount(）；DWORD executionTime ＝ end start;std:：cout ＜＜＂Process with priority ＂＜＜ priority ＜＜＂ ended Execution time: ＂＜＜ executionTime ＜＜＂ ms" ＜＜ std:：endl;return 0;｝int main(）｛HANDLE hThread1, hThread2;int priority1 ＝ 1, priority2 ＝ 2;hThread1 ＝ CreateThread(NULL, 0, ProcessFunction, ＆priority1, 0, NULL)；hThread2 ＝ CreateThread(NULL, 0, ProcessFunction, ＆priority2, 0, NULL)；if （hThread1!＝ NULL ＆＆ hThread2!＝ NULL) ｛SetThreadPriority(hThread1, THREAD_PRIORITY_LOWEST)；SetThreadPriority(hThread2, THREAD_PRIORITY_NORMAL)；WaitForSingleObject(hThread1, INFINITE)；WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE)；CloseHandle(hThread1)；CloseHandle(hThread2)；｝ else ｛std:：cerr ＜＜＂Failed to create threads" ＜＜ std:：endl;return 1;｝return 0;｝｀｀｀（三）进程同步与互斥1、实现一个生产者消费者问题的程序，使用信号量来实现进程之间的同步与互斥。
实验四同步与互斥Linux实验报告
实验四同步与互斥【实验目的和要求】1、掌握进程（线程）的同步与互斥。
2、掌握生产者消费者问题的实现方法。
3、掌握多线程编程方法。
【实验内容】实现生产者消费者问题1、有一个仓库，生产者负责生产产品，并放入仓库，消费者会从仓库中拿走产品(消费)。
2、仓库中每次只能入一个(生产者或消费者)。
3、仓库中可存放产品的数量最多10个,当仓库放满时，生产者不能再放入产品。
4、当仓库空时，消费者不能从中取出产品。
5、生产、消费速度不同。
【实验原理】1、信号量mutex提供对缓冲池访问的互斥要求并初始化为1，信号量empty和full分别用来表示空缓冲项和满缓冲项的个数，信号量empty初始化为n，信号量full初始化为0。
2、定义如下结构及数据：定义缓冲区内的数据类型：typedef int buffer_item;缓冲区：buffer_item buffer[BUFFER_SIZE];对缓冲区操作的变量：int in,out;信号量mutex提供了对缓冲池访问的互斥要求：pthread_mutex_t mutex;信号量empty和full分别表示空缓冲顶和满缓冲顶的个数：sem_t empty,full; 可以设定生产者的生产速度及消费者的消费速度：int pro_speed,con_speed;对缓冲区操作的自增函数：#define inc(k) if(k < BUFFER_SIZE) k = k+1;else k=03、并定义了如下实现问题的函数模块：将生产的产品放入缓冲区： int insert_item(buffer_item item)从缓冲区内移走一个产品： int remove_item(buffer_item *item)生产者进程：void *producer(void *param)消费者进程：void *consumer(void *param)生产者结构进程消费者结构进程【程序代码】//sx.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#include<time.h>#define inc(k) if(k<BUFFER_SIZE) k=k+1;else k=0#define BUFFER_SIZE 10//缓冲区的大小typedef int buffer_item;//定义缓冲区内的数据类型buffer_item buffer[BUFFER_SIZE];//缓冲区int in,out;//对缓冲区操作的变量pthread_mutex_t mutex;//信号量mutex提供了对缓冲池访问的互斥要求sem_t empty,full;//信号量empty和full分别表示空缓冲顶和满缓冲顶的个数int pro_speed,con_speed;//可以设定生产者的生产速度及消费者的消费速度int insert_item(buffer_item item){//将生产的产品放入缓冲区buffer[in]=item;printf("******insert缓冲池第%d号******\n",in);inc(in);}int remove_item(buffer_item *item){//从缓冲区内移走一个产品*item = buffer[out];printf("******remove缓冲池第%d号******\n",out);inc(out);}void *producer(void *param){//生产者进程buffer_item item;int num = 0;while(1){sleep(rand()%(16-pro_speed));printf("\n******第%d次生产******\n",++num);printf("******等待empty信号******\n");sem_wait(&empty);printf("******等待解锁******\n");pthread_mutex_lock(&mutex);printf("******上锁，准备生产******\n");item = rand()%1000+1;printf("******生产产品%d*******\n",item);insert_item(item);printf("*******解锁******\n");printf("******第%d次生产结束*******\n\n",num); pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&full);}}void *consumer(void *param){//消费者进程buffer_item item;int num = 0;while(1){sleep(rand()%(16-con_speed));printf("\n******第%d次消费*****\n",++num); printf("******等待full信号******\n");sem_wait(&full);printf("******等待解锁******\n");pthread_mutex_lock(&mutex);printf("******上锁，准备消费******\n"); remove_item(&item);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&empty);printf("******消费产品%d*******\n",item);printf("*******解锁******\n");printf("******第%d次消费结束*******\n\n",num); }}int main()//主函数{pthread_t tid1,tid2;pthread_attr_t attr1,attr2;srand(time(NULL));pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化sem_init(&empty,0,BUFFER_SIZE);sem_init(&full,0,0);in=0;out=0;printf("***********************\n");printf("********开始！***********\n");printf("***********************\n");printf("生产者速度(1-15):\n");scanf("%d",&pro_speed);printf("消费者速度(1-15):\n");scanf("%d",&con_speed);pthread_attr_init(&attr1);pthread_create(&tid1,&attr1,producer,NULL);pthread_attr_init(&attr2);pthread_create(&tid2,&attr2,consumer,NULL);sleep(100);printf("*******程序over*******\n");return 0;}【实验步骤】编写程序代码gedit sx.c,再对代码进行编译gcc sx.c –o sx –lpthread，编译无错误，进行运行./sx，根据提示要求进行填写生产者和消费速度，观察消费者和生产者进程。
- 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。
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《进程同步与互斥》实验报告
实验序号：01 实验项目名称：进程同步与互斥学号姓名专业、班
实验地点指导教师时间
一、实验目的
1、掌握基本的进程同步与互斥算法，理解生产者-消费者问题。
2、学习使用Windows 2000/XP中基本的同步对象，掌握相关API的使用方法。
3、了解Windows 2000/XP中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥。
4、设计程序，实现生产者-消费者进程(线程)的同步与互斥；
二、实验环境
Windows 2000/XP + Visual C++ 6.0
三、实验内容
以生产者-消费者模型为依据，在Windows 2000/XP环境下创建一个控制台进程，在该进程中创建n个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。
四、设计思路和流程框图
生产者进程的功能：生产东西，供消费者消费；消费者进程的功能：消费生产者生产的东西。
生产者生产产品并存入缓冲区供消费者取走使用，消费者从缓冲器内取出产品去消费。
在生产者和消费者同时工作时，必须禁止生产者将产品放入已装满的缓冲器内，禁止消费者从空缓冲器内取产品。
五、源程序（含注释）清单
\n" ,BufferPos,Buffer_Critical[BufferPos]);
ReleaseSemaphore(empty_semaphore,1,NULL);
}
else{
printf("Consumer %2d finish consuming product %2d\n ",m_serial,m_thread_request[i]);
}
//离开临界区
LeaveCriticalSection(&PC_Critical[BufferPos]);
}
}
六、测试结果以及实验总结
1、通过实验进一步了解了基本的进程同步与互斥算法，理解生产者-消费者问题
2、掌握了相关API的使用方法。
备注：实验报告文档的名称：姓名_实验编号（例如：张三_1、张三_2）；实验报告发送到：*************。