操作系統(tǒng)課程設(shè)計報告—多進程同步橘子蘋果問題-其他專業(yè)(已修改)
2025-02-04 11:45 本頁面
【正文】 操作系統(tǒng)課程設(shè)計報告 院（系）： 計算機工程學院 專業(yè)： 計算機科學與技術(shù)專業(yè) 學生姓名 : ＿＿ 班級：＿＿ 學號 : 題目 ： 用多進程同步方法演示“桔子 蘋果”問題 ____ 起迄日期 : ＿ ____ 設(shè)計地點 : 現(xiàn)代教育中心 指 導 教 師 : 熊曉蕓 2021— 2021 年度 第 2 學期 完成日期 : 2021 年 7 月 13 日 1 一、 課程設(shè)計目的 本次實驗 進行操作系統(tǒng)課程設(shè)計 的主要任務(wù)是模擬生產(chǎn)者和消費者的一個衍生，即實現(xiàn)“橘子 蘋果問題”。這個問題中有兩個生產(chǎn)者，分別生產(chǎn)蘋果核橘子，有兩個消費者，分別消費橘子和蘋果。同時，因為兩個生產(chǎn)者和 兩個 消費者對同一個緩沖區(qū)進行操作，所以應互斥的訪問緩沖區(qū)以保證程序的正確性。本次實驗的目的就是 加深各個進程正確有效的對資源的訪問 ，即同步和互斥。同時掌握信號量在互斥訪問中的使用。掌握生產(chǎn)者和消費者問題的流程 和實現(xiàn)方法。同時提高編程的能力、對問題的解決能力及查閱文檔的能力。 二、 課程設(shè)計內(nèi)容與要求 通過研究 Linux的進程同步機制和信號量，實現(xiàn)特殊的生產(chǎn)者與消費者問題的并發(fā)控制。 說明：有兩類生產(chǎn)者，一類負責生產(chǎn)桔子，一類負責生產(chǎn)蘋果；有兩類消費者，一類負責消費桔子，一類負責消費蘋果；他們共享一個有 20 個存儲單元的有界緩沖區(qū)，每個存儲單元只能放入一種產(chǎn)品（桔子 /蘋果）。 設(shè)計要求： 1) 二類生產(chǎn)者與二類消費者數(shù)目均為 20，即 20 個 生產(chǎn)者負責生產(chǎn)桔子， 20 個生產(chǎn)者負責生產(chǎn)蘋果； 20 個消費者負責消費桔子， 20 個消費者負責消費蘋果 2) 二類生產(chǎn)者的生產(chǎn)速度與二類消費者的消費速度均可獨立在程序界面調(diào)節(jié)，在運行中，該值調(diào)整后立即生效 3) 多個生產(chǎn)者或多個消費者之間必須有共享對緩沖區(qū)進行操作的函數(shù)代碼，同時需要考慮算法的效率性 4) 每個生產(chǎn)者和消費者對有界緩沖區(qū)進行操作后，即時顯示有界緩沖區(qū)的全部內(nèi)容、當前生產(chǎn)者與消費者的指針位置，以及生產(chǎn)者和消費者線程標識符 5) 采用可視化界面， 可在運行過程中隨時暫停，查看當前生產(chǎn)者、消費者以及有界緩沖區(qū)的狀態(tài) 三、 系統(tǒng) 分析與設(shè) 計 系統(tǒng)分析 ，所需要處理的信息是生產(chǎn)者和消費者的個數(shù)，生產(chǎn)蘋果、橘子和消費蘋果、橘子的速度控制，緩沖區(qū)中橘子和蘋果的個數(shù)和當前 生產(chǎn)、消費指針的位置。 、生產(chǎn)者和消費者的速度可以調(diào)節(jié)，生產(chǎn)者和消費者個數(shù)可以改變。為了實現(xiàn)界面的友好性，應該對用戶標明清楚各個模塊的作用。同時實時的對程序進行暫停和停止。演示程序中用圖形顯示的方法描述緩沖區(qū)的使用情況 ，即當前緩沖區(qū)有多少個蘋果和橘子，還有生產(chǎn)和消費者的指針。 ： 可以調(diào)節(jié)橘子和蘋果的生產(chǎn)速度和消費蘋果和橘子的速度，在文本框中輸入相應的速度，再按下修改按鍵即可實現(xiàn)速度的實時調(diào)節(jié)。 在蘋果生產(chǎn)者、橘子生產(chǎn)者、蘋果消費者、橘子消費者中實現(xiàn)對個數(shù)按鈕的按下即可動態(tài)實時的調(diào)節(jié)生產(chǎn)者和消費者的個數(shù)的調(diào)節(jié)。 在界面的最下面點擊開始按鈕，程序開始運行，暫停按鈕使程序暫停掛起，再點擊則可以繼續(xù)運行。停止按鈕實現(xiàn)此次程序的演示結(jié)束。 java平臺實現(xiàn)，保證了程序在各種機器的運行，只需要事前建立 java 的運行環(huán)境即可，便于程序的移植 2 ： 系統(tǒng)設(shè)計： 、 模塊設(shè)計： 系統(tǒng)主模塊 主界面模塊 生產(chǎn)者控制模塊 消費者控制模塊塊 有界緩沖區(qū)控制模塊 人工智能模塊 動態(tài)顯示區(qū) 程序速度控制區(qū) 生產(chǎn)者和消費者數(shù)字調(diào)節(jié) 開始、暫停、終止按鍵區(qū) 3 、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 說明： ：雙端隊列 說明：左端放置生產(chǎn)蘋果的指針，右端放置生產(chǎn)橘子的指針。 ，實現(xiàn)對緩沖區(qū)的實際操作 、算法流程圖： 主界面模塊 繪圖 模塊 動態(tài)進度條 生產(chǎn)者數(shù)目調(diào)節(jié) 消費者數(shù)目調(diào)節(jié) 生產(chǎn)者速度調(diào)節(jié) 消費者速度調(diào)節(jié) 緩沖區(qū) 蘋果指針 橘子指針 緩沖區(qū) MyStorage 生產(chǎn)蘋 果 increaseapple() 生產(chǎn)橘子 increaseorange() 消費蘋果 decreaseapple() 消費橘子 decreaseorange() 緩沖區(qū)狀態(tài)isFull 互斥信號量 mutex 同步信號量 empty full 蘋果指針 pointapple 橘子指針 pointorange 4 申請空
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