操作系统课程设计--临界区管理实现

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1、 临界区管理实现 0 引言 随着多处理机体系结构的演变和分布式与并行系统的发展，并发 多任务的程序设计技术已愈来愈显得重要，多线程设计模式在这 些技术的发展中起着重要作用。在现代操作系统中，利用进(线) 程间的并发性实现程序中并发成分的并行执行，可大大提高系统 的处理能力和效率，但也可能带来诸如执行结果的不确定性等不 良现象， 因此并发系统中处理好进(线)程间的互斥与同步就显得至 关重要。C+语言中的多线程机制是解决线程间的互斥与同步问 题的重要工具，其应用(如网络多媒体应用、工业自动化控制等) 很广泛，很复杂且常易出错。因此在应用程序设计过程中，要考 虑多个线程如何同步使用进程的共享资源，如

2、何让一个线程与另 一个线程协调合作，以免产生线程间的访问冲突。语言提供的多 线程机制能有避免同一共享互斥资源被多个线程同时访问，维护 数据的一致性、安全性。生产者/消费者问题可作为并发进程的同 步和互斥问题的一个抽象模型，广泛应用于通信和控制系统中。 本文基于C+语言中的多线程机制，实现操作系统中生产者/消费 者问题，以助人们更好地透解同步概念及其实现方法。 1 课程设计目的 通过模拟操作者生产者经典问题的实现，以及关于信号量和互 斥锁对于多线程的运用，深入理解操作系统中多线程同步法的理 论知识, 加深对教材中的重要算法的理解。 同时通过编程实现这些 算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,

3、提高综合运用各专 业课知识的能力。 2 课程设计题目和要求 2.1 课程设计题目 题目: 临界区管理实现. 2.2 课程设计目的与要求 初始条件：初始条件： 1.操作系统：Windows 2.程序设计语言：C+语言 3.有界缓冲区内设有 20 个存储单元，其初值为 0。放入取出的 数据项按增序设定为 120 这 20 个整型数。 技术要求：技术要求： 1、 生产者和消费者各有两个以上。多个生产者或 多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作 的函数代码。每个生产者和消费者对有界缓冲 区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内 容，当前指针位置。 2、 编写多线程同步方法解决生产者-消费者的程 序，并

4、完成对进程进行模拟同步和互斥的控制。 2 设计总体思路 2.1 多线程编程思想 编写Windows下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h以及 windows.h.在LINUX下进行多线程编程首先要用到CreateThread() 这个函数.函数CreateThread()用来创建一个线程，它的原型为： HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, / pointer to security attributes DWORD dwStackSize, / initial thread stack size

5、LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, / pointer to thread function LPVOID lpParameter, / argument for new thread DWORD dwCreationFlags, / creation flags LPDWORD lpThreadId); / pointer to receive thread ID 第一个参数是指向SECURITY_ATTRIBUTES型态的结构的指针。 在Windows 98中忽略该参数。 在Windows NT中， 它被设为NULL。 第二个参数是用于新线程的初始

6、堆栈大小，默认值为0。在任何情 况下，Windows根据需要动态延长堆栈的大小。 第三个参数是指向线程函数的指标。函数名称没有限制，但是必 须以下列形式声明： DWORD WINAPI ThreadProc (PVOID pParam) ; 第四个参数为传递给ThreadProc的参数。这样主线程和从属线程 就可以共享数据。 第五个参数通常为0，但当建立的线程不马上执行时为旗标 CREATE_SUSPENDED。 线程将暂停直到呼叫ResumeThread来恢 复线程的执行为止。 第六个参数是一个指标，指向接受执行绪ID值的变量。 2.1.1 线程数据 在单线程的程序里，有两种基本的数据：全局变量和局部变 量。但在多线程程序里，还有第三种数据类型：线程数据。 它和全局变量很象，在线程内部，各个函数可以象使用全局 变量一样调用它，但它对线程外部的其它线程是不可见的。 这种数据的必要性是显而易见的。 例如我们常见的变量 errno， 它返回标准的出错信息。它显然不能是一个局部变量，几乎 每个函数都应该可以调用它；但它又不能是一个全局变量， 否则在