生产者-消费者模型模拟进程调度

（规格为A4纸或A3纸折叠）佛山科学技术学院（用四号宋体）实验报告（用小二号黑体）课程名称《操作系统原理》实验项目生产者-消费者模型模拟进程调度一、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模型。2.了解Windows2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。3.学习使用Windows2000/XP中基本的同步对象，掌握相应的API。二、实验原理利用系统给的API函数创建生产者和消费者线程，来模拟生产者与消费者进程调度问题。1.初始化对象初始化（产品）缓冲区初始化（长度，进出缓冲区的记录）2.创建互斥信号信号量(Semaphore)CreateSemaphore()创建信号量对象；互斥量(Mutex)CreateMutex()创建互斥量对象；3.创建生产者线程和消费者线程CreateThread()创建线程WaitForSingleObject()等待单个线程WaitForMultipleObjects()等待多个线程ReleaseSemaphore()释放信号量ReleaseMutex()释放互斥量4.生产产品，消耗产品产品放入缓冲区，从缓冲区取产品输出缓冲区状态输出生产产品号，输出消耗产品号三、实验步骤1.利用windows提供的API函数CreateSemaphore()创建信号量对象；CreateThread()创建线程；WaitForSingleObject()执行P操作；ReleaseSemaphore()执行V操作；WaitForMultipleObjects()主进程等待线程的结束等函数进行设计。2.在Windows中，常见的同步对象有：信号量(Semaphore)、互斥量(Mutex)。使用这些对象都分为三个步骤，一、是创建或者初始化；二、接着请求该同步对象，随即进入临界区，这一步对应于互斥量的上锁；三、最后释放该同步对象，这对应于互斥量的解锁。这些同步对象在主进程中创建，在其子线程中都可。具体步骤有：1.在Windows2000/XP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消费者。2.根据题目要求提出生产者与消费者规则模型：首先要创建两个生产者和两个消费者线程。每个生产者每次只是生产一个产品，同样消费者每次消费一个产品。总共要生产50个产品和消费50个产品。3.建立一个循环的缓冲区，用in，out分别表示生产产品的位置和消费产品的位置。缓冲区大小为10，从0开始。并且每当生产者生产一个产品时，放到缓冲区里都会显示缓冲区的状态和in，out指针的位置来观看进程调度的情况。4.创建创建缓冲区空和满的信号量g_hEmptySemaphore、g_hFullSemaphore，还有一个g_hMutex的互斥量，来进行个进程间的同步与互斥。5.当生产者进入临界区前，申请同步对象g_hFullSemaphore信号量，还有申请互斥对象g_hMutex上锁，然后生产产品放入缓冲区，同样消费者进入临界区前，申请同步对象g_hEmptySemaphore信号量，还有申请互斥对象g_hMutex上锁，当离开时解锁，还有释放信号量。四、实验结果五、讨论分析1.生产者消费者函数问题。刚开始不是很了解同步这个概念，结果生产和消费是什么时候都分不清。后来才知道是由于2个生产者函数之间和2个消费者函数之间的Sleep（）这个函数来确定的。2.程序结束问题。一开始我想让程序自动结束，初步想法是定义一个变量追踪实际线程数目，再定义一个常量为最大线程数目，当实际线程数目大于最大线程数目时程序结束（见我原程序注释掉了的变量及程序），此办法我运行后程序并不能如我想的结束，百思不得其解后我在生产者跟消费者的函数中都增加了标志量，以此来让程序结束。六、改进实验建议该设计是利用系统给的API函数创建生产者和消费者线程，来模拟生产者与消费者进程调度问题，虽然简化了编程的复杂度，不需要写类似于那API功能的函数，但是那系统API函数规范化了我们编写的程序，我们很难按照自己的要求和特点来编程。这是美中不足的地方。此系统中使用的是用VC++6.0实现的，由于我的经验不足及阅历颇浅，因此，在设计方面还有很多不足，比如代码不够优化等问题，我会在以后的学习、工作的过程中，根据工作的具体要求不断的修改，完善，争取使该系统慢慢趋向完美。我相信通过实践和理论相结合会使我更近一步。注：1、实验报告的内容:一、实验目的；二、实验原理；三、实验步骤；四、实验结果；五、讨论分析（完成指定的思考题和作业题）；六、改进实验建议。2、各专业可在满足学校对实验教学基本要求的前提下，根据专业特点自行设计实验报告的格式，所设计的实验报告在使用前需交实践教学管理科备案。