【正文】 PCDlg*)thism_Parent。 return CWinThread::Run()。 Sleep(t*100)。 t+=10。 srand( (unsigned)time( NULL ) )。 浙江林學(xué)院天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 pDlgm_PStr[temp]=。 pDlgm_Array[temp]=1。 t+=1。 srand( (unsigned)time( NULL ) )。 pDlgm_PStr[temp]=thism_name。 while(pDlgm_continue){ DWORD temp=WaitForMultipleObjects(SIZE_OF_BUFFER,pDlgm_hEmptySemaphore,FALSE,INFINITE)。 int temp=0。 生產(chǎn)者 模擬函數(shù)代碼 int CProducerThread::Run() { CPCDlg *pDlg。消費(fèi)者和生產(chǎn)者函數(shù)運(yùn)行于相應(yīng)線程中完成對緩沖區(qū)的讀寫動作，根據(jù)此處生產(chǎn)消費(fèi)模型的特點(diǎn)，生產(chǎn)者和消費(fèi)者線程之間通過同步對象的使用實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)和消費(fèi)動作的同步與互 斥，是本系統(tǒng) 的核心所在。 入 口 sem=sem1 sem=sem1 S=0 喚醒等待隊(duì)列中的一個進(jìn)程式 返回或轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度 返回 否 是 浙江林學(xué)院天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 程序結(jié)構(gòu) 程序分為一個主函數(shù)、分別用于模擬消費(fèi)和生產(chǎn)者的兩個函數(shù)以及三個輔助性的函數(shù)。為了通用性 ,采用了以上兩種方法的結(jié)合 ,并把生產(chǎn)者和消費(fèi)者中的加入數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)和從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)的過程封裝到一個 DLL 中 [7] ,這樣 ,可以大大方便應(yīng)用程序的編制 ,也使進(jìn)行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的人員不必關(guān)心該問題中具體實(shí)現(xiàn)過程。 V (MuxCustomer) 釋放對滿緩沖資源獨(dú)占使用 ； V(Empty)產(chǎn)生一個空白緩沖區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 找出一滿緩沖區(qū) 。 消費(fèi)者算法 :做好接收準(zhǔn)備 。 P( Empty) 申請一個空白緩沖 ； P (MuxPro2ducer)申請對空白緩沖資源獨(dú)占使用 ； 找出一空白緩沖區(qū) ,把數(shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū) 。設(shè)兩個互斥 量MuxProducer 和 MuxCustomer ,它們的初值都為 1。采用 P、 V 原語解決生產(chǎn)者 消費(fèi)者問題的算法 描述 [4]。 系統(tǒng)功能模塊劃分 系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)定一個大小固定的緩沖池 （緩沖池大小 11） ，緩沖池可以實(shí)時(shí)的顯示生產(chǎn)者生產(chǎn)情況和消費(fèi)者的消費(fèi)情況，同時(shí) 用戶可以設(shè)定生產(chǎn)者的數(shù)目來進(jìn)行生產(chǎn) （生產(chǎn)者數(shù)目110）；設(shè)定消費(fèi)者的數(shù)目來進(jìn)行消費(fèi)（消費(fèi)者數(shù)目 110） ，由此系統(tǒng)可以模擬上面所描述的四種 生產(chǎn)者 消費(fèi)者模型 ，同時(shí)用戶可以實(shí)時(shí)的停止生產(chǎn)者及消費(fèi)者的動作，做到分步展示的效果， 有效率的 起到教學(xué) 的作用。 演示系統(tǒng)的分析 功能需求分析 1. 操作系統(tǒng)進(jìn)程管理演示系統(tǒng)是 采用動畫和交互的方式對 生產(chǎn)者 消費(fèi)者 問題 進(jìn)行演示、教學(xué) 。 Visual C++件組成，包括編輯器、調(diào)試器以及程序向?qū)?AppWizard、類向?qū)?Class Wizard等開發(fā)工具。自 1993年 Microsoft公司推出Visual C++，隨著其新版本的不斷問世， Visual C++已成為專業(yè)程序員進(jìn)行軟件開發(fā)的首選工具。 編程工具 編程工具 ： microsoft visual c++。 浙江林學(xué)院天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 2 系統(tǒng)需求分析 任務(wù)概述 目標(biāo) 學(xué)生通過該演示系統(tǒng)能形象的看到進(jìn)程的調(diào)度 ，以便能更加透徹的理解操作系統(tǒng)中消費(fèi)者 生產(chǎn)者的同步互斥問題。 （ 4）對于任意的 i（ 1≤ i≤ n）， j（ 1≤ j≤ n）， i≠ j， s（ 1≤ s≤ m）， t（ 1≤ t ≤ m）， s≠ t，盡管 ProducerI 和 ProducerJ 之間、 ConsumerS 和 ConsumerT 之間、 ProducerI 和 ConsumerS 之間不存在針對緩沖區(qū)的互斥關(guān)系 ,但由于 ProducerI、 ProducerJ、 ConsumerS 和ConsumerT 都需要在操作緩沖區(qū)的同時(shí)對緩沖區(qū)隊(duì)列進(jìn)行維護(hù)，緩沖區(qū)隊(duì)列成為所有進(jìn)程間的新的臨界資源，因此 ProducerI 和 ProducerJ 之間、 ConsumerS 和 ConsumerT 之間、ProducerI 和 ConsumerS 之間出現(xiàn)了針對緩沖區(qū)隊(duì)列的互斥關(guān)系。 （ 3）對于任意的 i（ 1≤ i≤ m）， j（ 1≤ j≤ m）， i≠ j， s（ 1≤ s≤ K）， t（ 1≤ t≤ K），s≠ t， ConsumerI 從空閑緩沖區(qū) Buffer[Ks]中取 出物品的同時(shí)， ConsumerJ 是可以從另一空閑緩沖區(qū) Buffer[Kt] 中取出物品的。 （ 2）對于任意的 i（ 1≤ i≤ n）， j（ 1≤ j≤ n）， i≠ j， s（ 1≤ s≤ K）， t（ 1≤ t≤ K）， s≠ t， ProducerI 向空閑緩沖區(qū) Buffer[Ks]放入物品的同時(shí)，ProducerJ 是可以向另一空閑緩沖區(qū) Buffer[Kt]放入物品的。 互斥關(guān)系： （ 1）對于任意的 i（ 1≤ i≤ n）， j（ 1≤ j≤ m）， s（ 1≤ s≤ K）， t（ 1≤ t≤ K）， s≠ t，ProducerI 向空閑緩沖區(qū) Buffer[Ks]放入物品的同時(shí)， ConsumerJ 可以從滿緩沖區(qū) Buffer[Kt]中取出物品；反之亦然。 進(jìn)程關(guān)系分析 同步關(guān)系： （ 1）對于任意的 i（ 1≤ i ≤ n）， j（ 1≤ j≤ m），只有在 ProducerI 向緩沖區(qū)放入物品后， ConsumerJ 才能夠從緩沖區(qū)中取出物品消費(fèi)；因此存在 ConsumerJ 對于 ProducerI 的同步依賴。 （ 2） 盡管 Producer 和 Consumer 之間不存在針對緩沖區(qū)的互斥關(guān)系，但由于 Producer和 Consumer 都需要在操作緩沖區(qū)的同時(shí)對緩沖區(qū)隊(duì)列進(jìn)行維護(hù)，緩沖區(qū)隊(duì)列也就成為 兩者間新的臨界資源，因此 Producer 和 Consumer 之間出現(xiàn)了針對緩沖區(qū)隊(duì)列的互斥關(guān)系 。 互斥關(guān)系： （ 1）對于任意的 i（ 1≤ i≤ K）， j（ 1≤ j≤ K）， i≠ j， Producer 向空閑緩沖區(qū) Buffer[Ki]放入物品的同時(shí)， Consumer 可以從滿緩沖區(qū) Buffer[Kj]中取出物品；反之亦然。 進(jìn)程關(guān)系分析 同步關(guān)系： （ 1）只有在 Producer 向緩沖區(qū)放入物品后， Consumer 才能夠從緩沖區(qū)中取出物品消費(fèi)；因此存在 Consumer 對于 Producer 的同步依賴。因此存在 ConsumerI 和 ConsumerJ 之間的互斥關(guān)系。因此存在 ProducerI 和 ProducerJ 之間的互斥關(guān)系。因此存在 ProducerI 和 ConsumerJ之間的互斥關(guān)系。 （ 2）對于任意的 i（ 1≤ i≤ n）， j（ 1≤ j≤ m），只有在 ConsumerJ從緩沖區(qū)取出物品后， ProducerI才能夠繼續(xù)向緩沖區(qū)中放入新生產(chǎn)的物品；因此存在 ProducerI 對于 ConsumerJ 的同步依賴。 2． 單緩沖區(qū)的多生產(chǎn)者 多消費(fèi)者問題模型限制條件：整個系統(tǒng)僅有唯一的一個緩沖區(qū)，活動進(jìn)程有 n 個生產(chǎn)者 Producer 和 m 個消費(fèi)者 Consumer。 互斥關(guān)系： Producer 放入物品的同時(shí)， Consumer 是不能從緩沖區(qū)中取出物品的；反之亦然。 進(jìn)程關(guān)系分析 ： 同步關(guān)系： 只有在 Producer 向緩沖區(qū)放入物品后， Consumer 才能夠從緩沖區(qū)中取出物品消費(fèi)；因此存在 Consumer 對于 Producer 的同步依賴?；コ獯嬖谟谒羞M(jìn)程之間 , 各自需要獨(dú)占地使用緩沖區(qū)。同步存在于 p、 c 兩類進(jìn)程之間 : 當(dāng)緩沖池已放滿了產(chǎn)品 (供過于求 ) , 生產(chǎn)者進(jìn)程必須等待 。每個緩沖區(qū)存放一個“產(chǎn)品” , 生產(chǎn)者進(jìn)程不斷地生產(chǎn)產(chǎn)品 , 并把它們放入緩沖池內(nèi) , 消費(fèi)者進(jìn)程不斷地從緩沖池內(nèi)取產(chǎn)品并消費(fèi)之。 浙江林學(xué)院天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 生產(chǎn)者 消費(fèi)者問題的描述 問題的描述 設(shè)有若干個生產(chǎn)者進(jìn)程 P1, P2, P3,? Pl。要使多個進(jìn)程不會同時(shí)訪問臨界資源 , 只需要讓它們在執(zhí)行時(shí)不會同時(shí)執(zhí)行臨界區(qū)內(nèi)的代碼就可以了。競爭到資源的進(jìn)程可以立即投入運(yùn)行 , 而沒有競爭到資源的進(jìn)程只能阻塞自己以等待資源。 進(jìn)程互斥的實(shí)現(xiàn) 進(jìn)程 互斥是進(jìn)程間由于競爭資源而產(chǎn)生的相互制約關(guān)系。通常 , 能夠最先執(zhí)行的進(jìn)程中 , P操作中所使用的信號量的初值大于 , 而其它進(jìn)程中 , 第一個 P操作所對應(yīng)的信號量的初值為零。實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步的關(guān)鍵在于當(dāng)一個進(jìn)程執(zhí)行以后 , 確定下一個將要執(zhí)行的進(jìn)程 , 并用 V操作使該進(jìn)程可以執(zhí)行。 多個進(jìn)程為了共同完成任務(wù) , 須要按照一定的次序去執(zhí)行 , 各個進(jìn)程在執(zhí)行時(shí)在時(shí)間上具有明顯的先后次序 , 即進(jìn)程必須按照一定的順序去執(zhí)行。 V（ S） 的執(zhí)行過程如下 ： ① S=S+1； ②若 S0， 則進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行 ； ③若 S≤ 0, 則調(diào)用喚醒原語喚醒等待該資源的 進(jìn)程 , 原進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行 。 V 操作相當(dāng)于釋放資源 , 進(jìn)程在使用所申請 的資源后 ， 應(yīng)調(diào)用 V操作釋放所占用的資源。 P 操作 相當(dāng)于申請資源 , 進(jìn) 程在使用資源之前 , 應(yīng)先調(diào)用操作申請所須資源 , 若資源申請被滿足 , 則進(jìn)程可以繼續(xù)執(zhí)行 , 否則進(jìn)程將調(diào)用阻塞原語阻塞自己 。 P， V操作主要通過對信號量的操作來實(shí)現(xiàn)對資源的控制 , 從而控制進(jìn)程的執(zhí)行 。 操作系統(tǒng)進(jìn)程管理演示系統(tǒng)（生產(chǎn)者 消費(fèi)者） 可以可視化的向?qū)W生展示進(jìn)程調(diào)度 ，便于教學(xué)工作，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。 “進(jìn)程調(diào)度”涉及到操作系統(tǒng)的內(nèi)核操作，原理性較強(qiáng)，也較為抽象，如只是依靠書本的文字和圖形，學(xué)生理解起來會很吃力。 開發(fā)系統(tǒng)的意義 采用信號量機(jī)制與 PV操作來協(xié)調(diào)進(jìn)程的同步 , 一直是操作系統(tǒng)教學(xué)中的一個難點(diǎn)問題 , 而且由它引出的一系列問題 , 如 : 生產(chǎn)者與消費(fèi)者、讀者與寫者、哲學(xué)家進(jìn)餐、理發(fā)師等問題都是很典型的進(jìn)程同步與互斥問題。 在 操作系統(tǒng) 教學(xué)過程中，因?yàn)椴糠纸炭茣袑ιa(chǎn)者和消費(fèi)者問題的解釋不夠全面，學(xué)生在理解應(yīng)用過程中 經(jīng)常出現(xiàn)一些問題。對于學(xué)習(xí)者來說 , 進(jìn)程的同步與互斥問題是 個浙江林學(xué)院天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 令人頭痛的問題 , 尤其是進(jìn)程同步與互斥算法的實(shí)現(xiàn) , 更讓人往往不知如何下手。在現(xiàn)代操作系統(tǒng) UNIX、 Windows 多進(jìn)程環(huán)境下 ,我 們將利用 C語言實(shí)現(xiàn)多個生產(chǎn)者 消費(fèi)者可視化同步運(yùn)行。 生產(chǎn)者 消費(fèi)者問題是經(jīng)典同步問題之一 ,不但在操作系統(tǒng)中很重要 , 而且在分布式應(yīng)用開發(fā)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、 CIMS 網(wǎng)絡(luò)工程中都會遇到。 開發(fā)系統(tǒng)的背景 有關(guān) 操作系統(tǒng) 的教材大多注重理論 ,而絕大多數(shù)學(xué)習(xí)者一生都不可能參于操作系統(tǒng)的研究工作 ,他們需要的是對理論 的理解和對實(shí)用系統(tǒng)的靈活應(yīng)用。 進(jìn)程同步 包括進(jìn)程的互斥和進(jìn)程的同步兩個方面 ,是操作系統(tǒng)管理共享資源的一種手段 .也是操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。 其任務(wù)是了解操作系統(tǒng)的基本概念，理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源（軟件資源和硬件資源）如何組織 ， OS 如何有效地管理這些系統(tǒng)資源，用戶如何通過 OS與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打交道 。 眾所周知，計(jì)算機(jī)是各種信息系統(tǒng)的核心 ， CPU被喻為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的心臟 ， OS 被喻為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的大腦，是用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打交道的環(huán)境界面，心臟和大腦的緊密配合，才使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成為電子時(shí)代、信息社會無所不在的基礎(chǔ)設(shè)施 [1]。 通過 該 演示系統(tǒng) 展現(xiàn)進(jìn)程的管理 （生產(chǎn)者 消費(fèi)者） 可 以用于 操作系統(tǒng)的教學(xué) 中 。 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） （ 2020 屆） 工程技術(shù) 系 題 目： 操作系統(tǒng)進(jìn)程管理演示系統(tǒng)開發(fā)（生產(chǎn)者 消費(fèi)者） 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)名稱： 班 級： 指導(dǎo)教師 姓名： 系 (部 )： 信息工程學(xué)院 職稱 ： 副教授 2020 年 5 月 16 日 浙江林學(xué)院天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)