操作系统课程设计——哲学家进餐问题

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1、 操作系统课程设计报告 院（系） ：院（系） ： 计算机科学学院 专业：专业： 计算机科学与技术专业 学 生 姓名学 生 姓名: : 题目题目：模拟仿真哲学家进餐问题的解决过程及方 法 完成日期: 2010 年 7 月 10 日 1 目录 1设计题目与要求 2 1.1 实验目的 . 2 1.3 初始条件 2 2 总体设计思想及相关知识 3 2.1 总体设计思想 3 2.2 临界区互斥编程原理 . 3 2.3 开发环境与工具 . 4 3 数据结构与模块说明 . 4 3.1 数据结构 4 3.2 程序各模块流程图 . 6 3.2.1 主程序模块 . 6 3.2.2 状态改变模块 7 3.2.3 返

2、回哲学家状态模块 . 8 3.2.4 返回餐具状态模块 . 9 4. 源程序代码 10 5. 测试及结果 15 6. 课设总结 . 17 参考文献 18 2 1设计题目与要求设计题目与要求 1.1 实验目的实验目的 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。 1.2 设计要求设计要求 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。 1.3 初始条件初始条件 （1）操作系统：windows （2）程序设计语

3、言：C+ （3）设定圆桌上有六个哲学家，三对刀叉，如下图摆放： 图 1-1 哲学家进餐问题设定图 3 2 总体设计思想及总体设计思想及相关知识相关知识 2.1 总体设计思想总体设计思想 哲学家的生活就是思考和吃饭，即思考，就餐，再思考，往复循环。要求是： 每一个哲学家只有在拿到位于他左右的刀叉后，才能够就餐；哲学家只能先拿一 把刀或叉，再去拿另一把刀或叉，而不能同时去抓他旁边的两把餐具，也不能从 其他哲学家手中抢夺餐具； 哲学家每次就餐后必须放下他手中的两把餐具后恢复 思考，不能强抓住餐具不放。 设计一个程序，能够显示当前各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况，并能 无死锁的推算出下一状态各哲学家

4、的状态和桌上餐具的使用情况。 即设计一个能 安排哲学家正常生活的程序。 为哲学家设计 3 种状态，即“等待” “进餐” “思考” 。每个哲学家重复进行 “等待”-“进餐”-“思考”的行动循环。其中： “等待”-“进餐” ：只有一个哲学家处于等待进餐状态，且左右手两边的 餐具都处于“空闲”状态时，可以发生这种状态改变。此状态改变发生后，哲学 家拿起左右手两边的餐具。 “进餐”-“思考” ：此状态改变发生后，哲学家放下左右手上的餐具。餐 具状态由“使用中”转变为“空闲” 。 “思考”-“等待” ：哲学家思考结束后，无条件转入等待状态。 由上所述，程序中应设置 6 个元素的信号量数组，tools6，

5、用来保持哲学 家之间的同步。 2.2 临界区互斥编程原理临界区互斥编程原理 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， 4 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 ( /控制活动线程数目的信号量（保护线程

6、共享资源） bool tools6; /全局变量，用餐工具 CRITICAL_SECTION cs; /信号量, 在线程中使用，临界区 class Philosopher private: int number; int status; /*标记当前哲学家的状态,0 表示正在等待(即处于饥饿状 态),1 表示得到两支筷子正在吃饭,2 表示正在思考*/ public: Philosopher(int num=0): status(2), number(num) 11 int find() const return number; int getinfo() const return status; void Change() ; /状态改变函数 ; void Philosopher:Change() EnterCriticalSection ( /进入临界区 if(status=1) /正在进餐 toolsnumbe