操作系统-吃水果问题

长治学院课程设计报告课程名称： 操作系统课程设计设计题目： 进程同步模拟吃水果问题 系 别： 计算机系 专 业： 计算机科学与技术 组 别： 第8组 学生姓名: # 学 号: 123456123 起止日期: 2011 年6月28日 2011年7月3日指导教师: ￥ 目录第一章 具体设计任务和开发环境31.1 任务称述31.2 开发环境3第二章 基本思路及所涉及的相关理论32.1吃水果问题的转换32.2 数据结构42.2.1 吃水果问题的数据结构4第三章 方案设计43.1主函数43.2 6个进程函数43.3 Print函数53.4 取水果操作5第四章 具体配置及实现步骤；64.1 儿子取水果实现64.2 运行结果115.1 过程中出现的问题及相应解决办法13第六章 个人体会及建议136.1 个人体会136.1 建议14参考文献14第一章 具体设计任务和开发环境1.1 任务称述桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个水果。爸爸专门向盘子中放苹果，妈妈专门向盘子中放橘子，两个儿子专门等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。1.2 开发环境（1） 使用系统：indows XP（2） 使用语言：C+（3） 开发工具：Visual C+ 6.0第二章 基本思路及所涉及的相关理论2.1吃水果问题的转换进程的操作，这些进程是互斥的，同时也存在一定的同步关系。通过编程实践时，实际是随机的调用人一个进程的操作，而这些进程的操作相当于程序中的函数调用。而计算机在执行时每一个时刻只能执行一个操作，这就默认了互斥。同步的模拟可以类似于函数调用时的前提关系即先决条件。这样进程同步模拟就完全可以通过函数的调用来实现。 具体的每一个操作的对应的函数的关系： 爸爸向盘子中放一个苹果：Father() 妈妈向盘子中放一个橘子：Mother() 儿子1从盘子取一个橘子：Son1() 儿子2从盘子取一个橘子：Son2()女儿1从盘子取一个苹果：Daugther1()儿子1从盘子取一个苹果：Daugther2()2.2 数据结构2.2.1 吃水果问题的数据结构(1) 用一个整型变量Plate_Size表示盘子，初始值为0，当放水果时Plate_Size加1，取水果时Plate_Size减1。变量Plate_Size的最大值为2，当为2时表示盘子已经满，此时若进行放水果操作，放水果将处于等待状态；为0时表示盘子为空，此时若进行取水果操作，取水果操作将处于等待状态。(2) 整型变量orange和apple分别表示盘子中的橘子和苹果数目，初始都为0，Plate_Size=apple+orange。(3) 用6个bool型的变量 Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六个进程是否处于等待状态。处于等待时，变量值为true。(4) 两个放水果进程进程同时处于等待状态时，若有取水果的操作将自动执行等待的放水果进程，执行按等待的先后顺序；两个取苹果或橘子进程同时候处于等待状态，若有放苹果或橘子的操作将自动执行等待的取进程，进行按等待的先后顺序。(5) 用一个随机的函数产生05的6个整数，分别对应六个进程的调用。第三章 方案设计3.1主函数用一个随机的函数产生05的6个整数，分别对应六个进程的调用，调用的次数可以自己输入，本程序共产生了10次随机的调用进程。3.2 6个进程函数 爸爸向盘子中放一个苹果操作：Father() 妈妈向盘子中放一个橘子操作：Mother() 儿子1从盘子取一个橘子操作：Son1() 儿子2从盘子取一个橘子操作：Son2()女儿1从盘子取一个橘子操作：Daugther1()女儿2从盘子取一个橘子操作：Daugther2() 3.3 Print函数用于输出盘子中苹果和橘子的个数，水果总个数及有哪些进程处于等待状态。3.4 取水果操作儿子1或2取橘子的操作流程图：Son1或Son2操作：Plate_Size=2否否Daugther1或Daugher2处于等待状态是按等待先后顺序调用Daugther1或Daughter2操作是Father进程处于等待状态Father进程调用：orange+1Plate_Size+1,Print()函数调用返回第四章 具体配置及实现步骤；4.1 儿子取水果实现程序代码如下：#include #include #include #include using namespace std;int apple=0;int orange=0;bool Father_lag;bool Mother_lag;bool Son1_lag;bool Son2_lag;int son_a;int Daughter_b;bool Daughter1_lag;bool Daughter2_lag;/3.2.1 Print函数（打印盘子剩余水果及各进程等待状态）void Print()cout现在盘子里有apple个苹果,orange个橘子,共有apple+orange个水果.endl;if(Father_lag=true)coutFather进程处于等待状态,;if(Mother_lag=true)coutMother进程处于等待状态,;if(Son1_lag=true)coutSon1进程处于等待状态,;if(Son2_lag=true) coutSon2进程处于等待状态, ;if(Daughter1_lag=true)coutDaughter1进程处于等待状态,;if(Daughter2_lag=true)coutDaughter2进程处于等待状态,;if(Father_lag=false)&(Mother_lag=false)&(Son1_lag=false)&(Son2_lag=false)&(Daughter1_lag=false)&(Daughter2_lag=false)!=true)coutendl;/3.2.2各进程调用的函数void Father() /Father进程apple+;Print();void Mother() /Mother进程orange+;Print();void Son1() /Son1进程orange-;Print();void Son2() /Son2进程orange-;Print();void Daughter1() /Daughter1进程apple-;Print();void Daughter2() /Daughter2进程apple-;Print();/3.2.3主函数void main() int k; int i; int Plate_Size; int MonFa_c; int Son_a; srand(unsigned)time(NULL);/srand()函数产生一个以当前时间开始的随机种子 for(k=0;k10;k+) cout第k+1次操作:endl; i=rand()%2+2; /随进生成2或3 Plate_Size=apple+orange; if(i=2) coutSon1调用.endl; if(orange=0) Son1_lag=true;/Son1处于等待Print(); if(Son2_lag=false) Son_a=1; /用于判断Son1和Son2等待的先后性if(Plate_Size2)if(rand()%2=1)Father();elseMother(); else Son1(); if(Father_lag=true)&(Mother_lag=true) if(MonFa_c=1) /Father和Mother同时处于等待，但Father先等待，因此先调用 Father_lag=false; cout处于等待的Father自动被调用endl; Father(); Print(); MonFa_c=2; else /Father和Mother同时处于等待，但Mother先等待，因此先调用 Mother_lag=false; cout处于等待的Mother自动被调用endl; Mother();Print(); MonFa_c=1; else if(Father_lag=true) /只有Father处于等待，调用 Father_lag=false; cout处于等待的Father自动被调用endl; Father(); Print(); MonFa_c=0; else if(Mother_lag=true)/只有Mother处于等待，调用 Mother_lag=false; cout处于等待的Mother自动被调用endl; Mother(); Print(); MonFa_c=0; else coutSon2调用.endl; if(orange=0) Son2_lag=true; /Son2处于等待if(Son1_lag=false)Son_a=2;if(Plate_Size2)if(rand()%2=1)Father();elseMother(); else Son2();if(Father_lag=true)&(Mother_lag=true) if(MonFa_c=1)/Father和Mother同时处于等待，但Father先等待，因此先调用 Father_lag=false;cout处于等待的Father自动被调用endl;Father();Print();MonFa_c=2; else /Father和Mother同时处于等待，但Mother先等待，因此先调用 Mother_lag=false; cout处于等待的Mother自动被调用endl; Mother(); Print(); MonFa_c=1; elseif(Father_lag=true) /只有Father处于等待，调用Father_lag=false;cout处于等待的Father自动被调用endl;Father();Print();MonFa_c=0;else if(Mother_lag=true) /只有Mother处于等待，调用Mother_lag=false;cout处于等待的Mother自动被调用endl;Mother(); Print();MonFa_c=0; 4.2 运行结果第一次运行结果第二次运行结果第五章 调试由于程序是模拟产生10次随机的操作，执行相应的函数来模拟进程同步。可以将程序运行两次将会得到不同的结果。5.1 过程中出现的问题及相应解决办法第六章 个人体会及建议6.1 个人体会此次试验是完全在自己独立完成的，首先在分析问题并把问题转化为编程问题，我觉得个人把握的很好，对进程同步模拟理解的比较透彻；其次我用了个随机函数来调用相应的进程函数，这对进程间的同步和等待状态有很好的说明，和十分的全面；再次我设了六个bool型的变量来表示各进程时候处于等待状态，还设置了相应的整型变量来解决等待进程在适当的条件下自动调用的先后问题。这些我个人认为我设计的比较出色。 任有不足之处，由于各进程调用是随机的，在某个处于等待状态时，可以还能被调用，事实上这不是很合理。因为处于等待状态的进程就不可能在被分配调用。再有就是程序有些代码部分有重的，可以把这些重复执行的代码写成函数，需要用时直接调用代码函数。 这次自己的收获还是不小，首先使我提高了分析问题，并根据需求转化成相应的程序结构的能力；其次也丰富了自己编写程序，调试程序的经验，这使得我编程时可能出现的错误的认识，并如何去避免产生了新的认识。 对于此题我觉得除了可以用随机函数来产生随机数来调用相应的进程函数，也可以用人输入的方式来选择调用相应的进程函数，这样可以会麻烦些，不过对进程同步的模拟可能会更加透彻。总的来说这次试验比较成功，加深我了进程的理解，同时也提高了自己的编程的能力。编程是个长久的过程，平时要多去动手实践，去提高自己分析问题、发现问题、解决问题的能力。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索!6.1 建议参考文献孙钟秀主编 操作系统教程（第四版） 高等教育出版社 孟庆昌主编 操作系统原理 中央广播电视大学出版社贾德博尔著 操作系统 清华大学出版社邹恒明 计算机的心智操作系统之哲学原理 上海交大出版社14指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日成绩评定项 目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.12、设计技术水平0.43、编程风格0.24、设计报告书写及图纸规范程度0.3总 成 绩