搜档网
当前位置:搜档网 › 基于Linux的实现进程的信号量互斥申请操作系统课程设计说明书2

基于Linux的实现进程的信号量互斥申请操作系统课程设计说明书2

基于Linux的实现进程的信号量互斥申请操作系统课程设计说明书2
基于Linux的实现进程的信号量互斥申请操作系统课程设计说明书2

中北大学

操作系统课程设计

说明书

学院、系:软件学院

专业:软件工程

学生姓名:1121011046 学号:何志坚

设计题目:基于Linux的实现进程的信号量互斥申请

起迄日期: 2013年11月22日- 2013年12月6日指导教师:康珺

2013 年 11月 6 日

1需求分析

基于Linux的进程同步与通信的模拟实现需要完成以下功能:

(1)创建进程:手动创建几个进程,或者随即创建几个进程,都在界面上完成;要求包括进程的名称(不能重复)、执行时间和申请资源的等待时间等。在同一时刻

可能有多个进行在内存申请某资源,即可以输入多个进程的资源申请。

(2)3类临界资源的管理,包括申请以及分配等。分别通过信号量实现或者管程实现。

(3)银行家算法,判断是否可以进行资源的分配。

基于以上的功能,可以使用户选择操作,模拟临界资源的管理和银行家算法。

目的:实现临界资源的管理及死锁的避免。

2 总体设计

进程同步与模拟实现系统分为4个模块:输入输出,进程对资源的随机申请及分配,临界资源管理,银行家算法避免死锁。

输入输出:包括系统运行所需要的进程的名称,执行时间,申请资源的等待时间,进程对资源的需要量等信息以及系统所要显示出的进程的创建信息,资源的分配信息,进行执行信息,进行动态申请资源信息等。

进程对资源的随机申请及分配:根据所输入的进程、资源、以及进程对资源的最大申请情况,随机产生进程当前对资源的申请,输出相应的分配信息与进程执行信息并调用银行家算法对进程的资源申请进行判断。

临界资源的管理:创建相应个数的进程,完成进程的并发执行,使用互斥信号量使各进程互斥的进入各自的临界区对资源进行申请,进程执行完毕后,互斥的对资源进行恢复。

银行家算法避免死锁:对当前进程对资源的申请利用银行家算法进行判断,看系统分配后是否处于安全状态,若处于安全状态,则将资源分配给进程,并输出分配信息,否则对不予以分配。

3.详细设计

在该系统中我主要实现了临界资源管理的模块,该模块中主要使用了结构体数组的数据结构.

3.1进程模拟thread模块

图3.1进程流程图

源代码: void *thread1() { int i,j; int tr=0;

loop:for(i=0;i

printf("i=%d\n",i);

申请的资源数目大与现有数目 现有资源

数目更新

当前进程睡眠

当前进程执行

释放资源,更新资源数目

if(Max[tr][i]>ZY[i].n)

{

printf("进程%c所申请的%c资源数目大于现有的%c资源数目!,不能进行分配\n",JC[tr].name,ZY[i].type,ZY[i].type);

printf("睡眠%d\n",JC[tr].waittime);

sleep(JC[tr].waittime+2);

//线程睡眠一段时间,让线程释放互斥锁,等待另一个线程使用此锁。

goto loop;

break;

}

}

pthread_mutex_lock(&mut);//声明开始用互斥锁上锁

//a表示资源种类数

//结构体二维数组ZY存放资源数目

//二维数组Max存放进程申请资源的数目

for(i=0;i

{

ZY[i].n-=Max[tr][i];

}

printf("进程%c",JC[tr].name);

for(i=0;i

{

printf("申请%c资源%d个",ZY[i].type,Max[tr][i]);

}

printf("成功\n");

printf("系统剩余资源个数:");

for(i=0;i

{

printf("%c(%d个) ",ZY[i].type,ZY[i].n);

}

printf("\n");

pthread_mutex_unlock(&mut);//互斥锁到此结束 //2.执行当前进程

printf("进程%c 正在执行.....\n",JC[tr].name); sleep(JC[tr].runtime);

printf("进程%c 执行完成\n",JC[tr].name); //3.利用互斥信号量对资源数目进行恢复 pthread_mutex_lock(&mut); for(i=0;i

ZY[i].n+=Max[tr][i];

}

pthread_mutex_unlock(&mut); }

3.2进程创建模块

图3.2进程创建流程图

源代码:

为进程分配内存

创建成功

创建失败

创建进程

void thread_create()//创建线程

{

int temp,i;

memset(&thread, 0, sizeof(thread));//为线程分配内存空间

/*创建线程*/

if((temp = pthread_create(&thread[0], NULL, thread1,NULL)) != 0)

//第一个参数为指向线程标识符的指针,第二个参数用来设置线程属性,第三个参数是线程运行函数的起始地址,最后一个参数是运行函数的参数。

//当创建线程成功时,函数返回0,若不为0则说明创建线程失败

printf("进程%c创建失败!\n",JC[0].name);

else

printf("进程%c被创建\n",JC[0].name);

if((temp = pthread_create(&thread[1], NULL, thread2,NULL)) != 0)

//第一个参数为指向线程标识符的指针,第二个参数用来设置线程属性,第三个参数是线程运行函数的起始地址,最后一个参数是运行函数的参数。

//当创建线程成功时,函数返回0,若不为0则说明创建线程失败

printf("进程%c创建失败!\n",JC[1].name);

else

printf("进程%c被创建\n",JC[1].name);

if((temp = pthread_create(&thread[2], NULL, thread3,NULL)) != 0)

//第一个参数为指向线程标识符的指针,第二个参数用来设置线程属性,第三个参数是线程运行函数的起始地址,最后一个参数是运行函数的参数。

//当创建线程成功时,函数返回0,若不为0则说明创建线程失败

printf("进程%c创建失败!\n",JC[2].name);

else

printf("进程%c被创建\n",JC[2].name);

if((temp = pthread_create(&thread[3], NULL, thread4,NULL)) != 0)

//第一个参数为指向线程标识符的指针,第二个参数用来设置线程属性,第三个参数是线程运行函数的起始地址,最后一个参数是运行函数的参数。

//当创建线程成功时,函数返回0,若不为0则说明创建线程失败

printf("进程%c创建失败!\n",JC[3].name);

else

printf("进程%c被创建\n",JC[3].name);

if((temp = pthread_create(&thread[4], NULL, thread5,NULL)) != 0)

//第一个参数为指向线程标识符的指针,第二个参数用来设置线程属性,第三个参数是线程运行函数的起始地址,最后一个参数是运行函数的参数。

//当创建线程成功时,函数返回0,若不为0则说明创建线程失败

printf("进程%c创建失败!\n",JC[4].name);

else

printf("进程%c被创建\n",JC[4].name);

}

运行结果:

图3.3进程输入信息

图3.4进程执行信息

图3.5 进程执行信息

4.心得体会

经过这次的操作系统课程设计,让我经历了一次有意义的项目开发过程,让我了解了团队合作的重要性,起初我们只是在不停的各干各的,发现根本不可能完成预期的任务,后来我们坐下来讨论了系统的功能,然后各司其职,发现效果真的不一样,虽然在这两周的时间里我们做了很多,中间也遇到了一些问题,比如说临界资源管理模块和银行家模块怎样结合起来,起初是将两个交叉起来,可是效果不是很好,最后还是决定将它们分开,慢慢地其他问题也同样得到了解决,这就是团队合作的力量,这个系统需要完善的内容还有很多,我们以后还会在一起讨论完善并改进,在此过程中,我也发现了编程是需要绝对的耐心与细心的,不然会造成一些难以修改的错误,导致整个项目进展出现问题。这对我们真的是一次很好的锻炼。

操作系统课程设计

课程设计报告 2015~2016学年第一学期 操作系统综合实践课程设计 实习类别课程设计 学生姓名李旋 专业软件工程 学号130521105 指导教师崔广才、祝勇 学院计算机科学技术学院 二〇一六年一月

- 1 -

- 2 -

一、概述 一个目录文件是由目录项组成的。每个目录项包含16B,一个辅存磁盘块(512B)包含32个目录项。在目录项中,第1、2字节为相应文件的外存i节点号,是该文件的内部标识;后14B为文件名,是该文件的外部标识。所以,文件目录项记录了文件内、外部标识的对照关系。根据文件名可以找到辅存i节点号,由此便得到该文件的所有者、存取权、文件数据的地址健在等信息。UNIX 的存储介质以512B为单位划分为块,从0开始直到最大容量并顺序加以编号就成了一个文件卷,也叫文件系统。UNIX中的文件系统磁盘存储区分配图如下: 本次课程设计是要实现一个简单的模拟Linux文件系统。我们在内存中开辟一个虚拟磁盘空间(20MB)作为文件存储器,并将该虚拟文件系统保存到磁盘上(以一个文件的形式),以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。文件存储空间的管理可采用位示图方法。 二、设计的基本概念和原理 2.1 设计任务 多用户、多级目录结构文件系统的设计与实现。可以实现下列几条命令login 用户登录 logout 退出当前用户 dir 列文件目录 creat 创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 - 3 -

read 读文件 write 写文件 mkdir 创建目录 ch 改变文件目录 rd 删除目录树 format 格式化文件系统 Exit 退出文件系统 2.2设计要求 1) 多用户:usr1,usr2,usr3,……,usr8 (1-8个用户) 2) 多级目录:可有多级子目录; 3) 具有login (用户登录)4) 系统初始化(建文件卷、提供登录模块) 5) 文件的创建:create (用命令行来实现)6) 文件的打开:open 7) 文件的读:read8) 文件的写:write 9) 文件关闭:close10) 删除文件:delete 11) 创建目录(建立子目录):mkdir12) 改变当前目录:cd 13) 列出文件目录:dir14) 退出:logout 新增加的功能: 15) 删除目录树:rd 16) 格式化文件系统:format 2.3算法的总体思想 - 4 -

用信号量实现线程同步与互斥

用信号量实现线程同步与互斥 一、相关Win32 API函数 1、创建线程 HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId); 函数作用:在其调用进程的进程空间里创建一个新的线程,并返回已建线程的句柄。 各参数含义: ?lpThreadAttributes:指向一个SECURITY_ATTRIBUTES 结构的指针,该结构决定了线程的安全属性,一般置为NULL; ?dwStackSize:指定了线程的堆栈深度,一般都设置为0; ?lpStartAddress:表示新线程开始执行时代码所在函数的地址,即线程的起始地址。 一般情况为(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,ThreadFunc 是线程函数 名;函数名称没有限制,但是必须以下列形式声明:DWORD WINAPI ThreadProc (PVOID pParam) ; ?lpParameter:指定了线程执行时传送给线程的32位参数,即线程函数的参数; ?dwCreationFlags:控制线程创建的附加标志,可以取两种值。如果该参数为0,线程在被创建后就会立即开始执行;如果该参数为CREATE_SUSPENDED,则系统产 生线程后,该线程处于挂起状态,并不马上执行,直至函数ResumeThread被调用; ?lpThreadId:该参数返回所创建线程的ID。 如果创建成功则返回线程的句柄,否则返回NULL。 例如: for (int i=0;i

1-3章习题(附答案)

OS 1-3章习题 3.操作系统是一种(A),它负责为用户和用户程序完成所有(B)的工作,(C)不是操作系统关心的主要问题。 A:(1)应用软件;(2)系统软件;(3)通用软件;(4)软件包。 B:(1)与硬件无关并与应用无关;(2)与硬件相关而与应用无关;(3)与硬件无关而与应用相关;(4)与硬件相关并与应用相关。 C:(1)管理计算机裸机;(2)设计、提供用户程序与计算机硬件系统的接口;(3)管理计算机中的信息资源;(4)高级程序设计语言的编译。 4.在OS总采用多道程序设计技术,能有效地提高CPU、内存和I/O设备的(A)。为实现多道程序设计需要有(B)。 A:(1)灵活性;(2)可靠性;(3)兼容性;(4)利用率。 B:(1)更大的内存;(2)更快的CPU;(3)更快的外部设备;(4)更先进的终端。 5.推动批处理系统形成和发展的主要动力是(A),推动分时系统形成和发展的主要动力是(B),推动微机OS发展的主要动力是(C)。 A,B:(1)提高计算机系统的功能;(2)提高系统资源利用率-A;(3)方便用户-B;(4)提高系统的运行速度。 C:(1)方便用户;(2)计算机硬件的不断更新换代;(3)便于微机联网;(4)提高资源的利用率。 6.在设计分时操作系统时,首先要考虑的是(A);在设计批处理操作系统时,首先要考虑的是(B);在设计实时操作系统时,首先要考虑的是(C)。 A,B,C:(1)灵活性和可适应性;(2)交互性和响应时间-A;(3)周转时间和系统吞吐量-B;(4)实时性和可靠性-C。 7.在多道批处理系统中,为了充分利用各种资源,系统总是优先选择(A)多个作业投入运行;为了提高吞吐量,系统总是想方设法缩短用户作业的(B)。 A:(1)适应于内存容量的;(2)计算量大的;(3)I/O量大的;(4)计算型和I/O型均衡的。 B:(1)周转时间;(2)运行时间;(3)提交时间;(4)阻塞时间。

操作系统课程设计报告书

题目1 连续动态内存管理模拟实现 1.1 题目的主要研究内容及预期达到的目标 (1)针对操作系统中内存管理相关理论进行设计,编写程序并进行测试,该程序管理一块虚拟内存。重点分析三种连续动态内存分配算法,即首次适应算法、循环首次适应算法和最佳适应算法。 (2)实现内存分配和回收功能。 1.2 题目研究的工作基础或实验条件 (1)硬件环境:PC机 (2)软件环境:Windows XP,Visual C++ 6.0 1.3 设计思想 首次适应算法的实现:从空闲分区表的第一个表目起查找该表,把最先能够满足要求的空闲区分配给作业,这种方法的目的在于减少查找时间。为适应这种算法,空闲分区表中的空闲分区要按地址由低到高进行排序。该算法优先使用低址部分空闲区,在低址空间造成许多小的空闲区,在高址空间保留大的空闲区。 循环首次适应算法的实现:在分配内存空间时,不再每次从表头开始查找,而是从上次找到空闲区的下一个空闲开始查找,直到找到第一个能满足要求的的空闲区为止,并从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。该算法能使内存中的空闲区分布得较均匀。 最佳适应算法的实现:从全部空闲区中找到能满足作业要求的、且最小的空闲分区,这种方法能使碎片尽量小。为适应此算法,空闲分区表中的空闲分区要按从小到大进行排序,从表头开始查找第一个满足要求的自由分配。 1.4 流程图 内存分配流程图,如图1-1所示。

图1-1 内存分配流程图内存回收流程图,如1-2所示。

图1-2 内存回收流程图 1.5 主要程序代码 (1)分配内存 void allocate(char z,float l) { int i,k; float ad; k=-1; for(i=0;i= l && free_table[i].flag == 1) if(k==-1 || free_table[i].length

信号量互斥题目

试用用信号量机制描述两人下象棋的过程。 两人下象棋的过程可以概括为:一开始只能是“红先黑后”,以后两人要循环轮流走子,直至某一方获胜或双方和棋为

止。? 这是个只有一个生产者和一个消费者的生产者——消费者问题,是个典型的“你等我,我也等你”的问题。红方是总的前趋任务——生产者进程,黑方是总的后继任务——消费者进程,但由于下棋过程必须轮流走子,所以红黑双方的生产者消费者身份会轮流改变。棋盘则是生产者与消费者共享的缓冲。?要求:只描述对弈过程,对棋盘的访问不做描述。二人对弈过程是个纯粹的同步过程 ①所用信号量设臵如下: Ⅰ)同步信号量hei,初值为1,表示黑方已走子,开始时可使红方先行不受阻。 Ⅱ)同步信号量hong,初值为0,表示红方尚未走子,开始时可使黑方先行受阻。 用信号量机制描述的二人下象棋过程如下

有一个阅览室,共有100个座位,读者进入时必须先在一张登记表上登记,该表为每一座位列一表目,包括座号和读者姓名等,读者离开时要消掉登记的信息,试问: (1)为描述读者的动作,应编写几个程序,设臵几个进程?(2)试用P、V操作描述读者进程之间的同步关系。分析:?读者的动作都是一样的:登记进入阅览室,阅读, 撤消登记离开阅览室,因此可写一个程序,设n个进程。 ?读者共享的资源有阅览室的座位和登记表,因此诸 个读者进程之间有两种互斥制约关系,需设2个信号量来实现:? seat:用于实现诸读者对阅览室的空闲座位的互斥 竞争,初值为100; ? mutex:用于实现诸读者对登记表的互斥访问,初值 为1

(1)可写一个程序,设n个进程 (2)读者进程readeri(i=1,2,3,……)描述如下: P(seat); /*申请空座位*/ P(mutex); /*申请登记*/ 登记; V(mutex) /*允许其他读者登记*/ 阅读; P(mutex); /*申请撤消登记*/ 撤消登记; V(mutex); /*允许其他读者撤消登记*/ V(seat); /*释放座位,允许他人进入*/

操作系统课程设计报告

操作系统课程设计报告

东莞理工学院 操作系统课程设计报告 学院:计算机学院 专业班级: 13软件工程1班 提交时间: 2015/9/14 指导教师评阅意见: . 项目名称:进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统,加深对进程和线程的理解,掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。

二、环境条件 系统: WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言:C/C++ 开发工具:gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限,为了提高内存的利用率和系统的吞吐量,就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能,完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求:完成基于优先级的抢占式线程调度功能,完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求:(增加1项就予以加分) (1) 实现多种线程调度算法; (2)通过“公共信箱”进行通信的机制,规定每一封信的大小为128字节,实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。

(4) 实现用户进程间通信功能,并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能,采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法:钟德新,莫友芝 时间片轮转调度算法:张德华,袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下:钟德新编写的代码:void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程:"<procname<<"\t\t"<pri<<"\t"<needOftime<<"\t\t"<runtime<<"\t\t"<state<next; } cout<

操作系统课程设计报告

上海电力学院 计算机操作系统原理 课程设计报告 题目名称:编写程序模拟虚拟存储器管理 姓名:杜志豪.学号: 班级: 2012053班 . 同组姓名:孙嘉轶 课程设计时间:—— 评语: 成绩: 目录 一、设计内容及要求 (4) 1. 1 设计题目 (4) 1.2 使用算法分析: (4)

1. FIFO算法(先进先出淘汰算法) (4) 1. LRU算法(最久未使用淘汰算法) (5) 1. OPT算法(最佳淘汰算法) (5) 分工情况 (5) 二、详细设计 (6) 原理概述 (6) 主要数据结构(主要代码) (6) 算法流程图 (9) 主流程图 (9) Optimal算法流程图 (10) FIFO算法流程图 (10) LRU算法流程图 (11) .1源程序文件名 (11) . 2执行文件名 (11) 三、实验结果与分析 (11) Optimal页面置换算法结果与分析 (11) FIFO页面置换算法结果与分析 (16) LRU页面置换算法结果与分析 (20) 四、设计创新点 (24) 五、设计与总结 (27)

六、代码附录 (27) 课程设计题目 一、设计内容及要求 编写程序模拟虚拟存储器管理。假设以M页的进程分配了N

块内存(N

1互斥信号量:

1.互斥信号量: 互斥互斥,意思就是我用了你就不能用,你用了我就不能用。永远都只有一个人独占这个东西~!举个例子:比如说打印机。 我任务1现在让他打印《静夜思》,那么在我还没打印完之前,别的任务就不能命令打印机去打印别的东西。否则如果任务2让他打印《春晓》,那最后打印出来的会是什么~????反正肯定不是任务1想要的,肯定也不是任务2想要的。 上面讲的比较通俗。打印机就是共享资源,谁都可以访问他~!但是同一时间,肯定要保证只有1个任务再操作打印机。那样才能得到大家想要的结果。也就是要独占共享资源的访问权~! ucos2中通过互斥信号量来解决这个问题。简单说就是任务1开始访问打印机的时候,先去查询这个互斥信号量是否有效,有效,说明没人在访问打印机,这时任务1就把这个互斥信号量置无效,然后开始操作打印机。这样,每个任务再操作打印机前都要去查询这个互斥信号量时候有效。无效就等,等到有效才可以访问,或者等到不耐烦了(术语叫等待超时)就不等了~!任务一直到用完了打印机后才把信号量置有效,这时其他任务才有可能去访问,操作打印机。 这里又有一个问题:再任务1操作打印机器件,可能有多个任务申请打印机的所有权。那么再任务1结束后,我应该给谁用呢~~??也许我们马上就反应过来了~废话~!!当然是排队了~~谁先到的谁用啊~~~。没错,这是一种机制,谁最先等待共享资源,就给谁用。但是~!再ucos里面2.52版本还不支持这种方式。他用的另外一种方法!如果你和你BOSS都再等着用打印机,你先到的,这个时候任务1结束了对打印机的操作。你说你敢先用么~???(除非你第二天不想干了~~)你肯定先让老板先用,这就是ucos的实现方式,基于优先级,任务1结束对打印机的操作后,ucos再等待队列中看那个等待任务优先级最高,就先给他用~!即使他是最晚才等待的~!!(这就是BOSS的威力~!) 关于事件等待列表,有兴趣的可以去看看事件控制块ECB的内容,不在本文讨论。当然,ucos中的互斥信号量还有许多要素,比如说他的继承优先级之类的。本文旨在说明它是干嘛用的,至于其他请参考相关书籍。 下面的图解释了互斥信号量的基本用法:(简单的两个任务,没有包含多任务等待的情况)

操作系统课程设计完整版内含代码

操作系统课程设计LRU页面调度算法 学号: 姓名: 学院: 专业: 班级: 指导老师: 日期:

目录 一、实验题目 (1) 二、课程设计的目的 (1) 三、设计内容 (1) 四、设计要求 (1) 五、设计思想 (1) 六、主要数据结构及其说明 (2) 七、硬件支持 (3) 八、源程序文件 (3) 九、程序运行结果 (7) 十、实验体会 (8)

一实验题目 LRU页面调度算法 二课程设计的目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节,它为学生提供了一个既动手又动脑,将课本上的理论知识和实际有机的结合一起,独立分析和解决实际问题的机会。 1.进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 2. 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 3.提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 4.提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 三设计内容 程序应模拟实现LRU算法思想,对n个页面实现模拟调度。 四设计要求 1.不同的功能使用不同的函数实现(模块化),对每个函数的功能和调用接口要注释清楚。对程序其它部分也进行必要的注释。 2.对系统进行功能模块分析、画出总流程图和各模块流程图。 3.用户界面要求使用方便、简洁明了、美观大方、格式统一。所有功能可以反复使用,最好使用菜单。 4.通过命令行相应选项能直接进入某个相应菜单选项的功能模块。 5.所有程序需调试通过。 五设计思想 最近最久未使用(LRU)页调度算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。 算法赋予每个页面一个访问字段,用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间,当所要访问的页面在内存块中时,就不淘汰页面,否则,淘汰页面中时间最长的,即淘汰最近最久未使用的页面。

实验八 uCOS-II的互斥信号量

实验八uCOS的互斥信号量 一:实验目的: 1.理解互斥型信号量。 2.学会使用互斥型信号量实现对共享资源的独占式处理。 3.解决任务在使用独占式资源出现的优先级反转问题。 二:实验内容: 完成教材5-7实验,使用互斥型信号量实现对共享资源的独占式处理。实验中要求要创建互斥型信号量,请求互斥型信号量,发送互斥型信号量,删除互斥型信号量。 三:程序代码: #include "includes.h" #define TASK_STK_SIZE 512 OS_STK StartTaskStk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK MyTaskStk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK YouTaskStk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK HerTaskStk[TASK_STK_SIZE]; INT16S key; char *s1="MyTask running--yangkun"; char *s2="YouTask running--yangkun"; char *s3="HerTask running--yangkun"; char *s4="MyTask pend_Semp"; char *s5="HerTask pend_Semp"; INT8U err; INT8U y=0; INT32U Times=0; OS_EVENT *Semp; void StartTask(void *pdata); void MyTask(void *pdata); void YouTask(void *pdata); void HerTask(void *pdata); void main (void) { OSInit();

操作系统课程设计报告

东莞理工学院 操作系统课程设计报告学院:计算机学院 专业班级:13软件工程1班 提交时间:2015/9/14 指导教师评阅意见: . 项目名称:进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统,加深对进程和线程的理解,掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统:WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言:C/C++ 开发工具:gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景

计算机的硬件资源有限,为了提高内存的利用率和系统的吞吐量,就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能,完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求:完成基于优先级的抢占式线程调度功能,完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求:(增加1项就予以加分) (1) 实现多种线程调度算法; (2)通过“公共信箱”进行通信的机制,规定每一封信的大小为128字节,实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能,并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能,采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法:钟德新,莫友芝 时间片轮转调度算法:张德华,袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下: 钟德新编写的代码:void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程:"<procname<<"\t\t"<pri<<"\t"<needOftime<<"\t\t"<runtime<<"\t\t"<state<next; } cout<procname<<"\t\t"<pri<<"\t"<needOftime<<"\t\t"<runtime<<"\t\t"<state<next; } cout<

操作系统课程设计报告

; 一、概述 课程设计目的、意义: 课程设计目的使学生熟悉文件管理系统的设计方法;加深对所学各种文件操作的了解及其操作方法的特点。通过模拟文件系统的实现,深入理解操作系统中文件系统的理论知识, 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,提高综合运用各专业课知识的能力。 主要任务: 模拟文件系统设计是设计和实现一个简单的文件系统。内容包括: 1.建立文件存储介质的管理机制 2.建立目录(采用一级目录结构) 3.文件系统功能(显示目录、创建、删除、打开、关闭、读、写) ~ 4.文件操作接口(显示目录、创建、删除、打开、关闭、读、写) 二、系统设计 课程设计的系统设计: 本系统模拟一个文件管理系统,要完成对文件的基本操作,文件的基本操作有文件、文件夹的打开、新建、删除和读取写入文件,创建更改目录,列出目录内容等信息。系统建立了文件目录树,存储文件系统中的所有文

件。对于用户名下的文件,用文件目录树的分枝来存贮。采用命令行操作界面很直观,也方便用户进行操作,用户只要按照操作界面所显示的命令来操作就行了。 整体设计框架: 系统初始化界面是由创建用户存储空间,管理文件,退出系统三个模块组成。用户创建由创建用户存储空间,进入目录,删除用户存储空间,显示所有用户存储空间,等模块组成。然后各个模块再由一些小模块组成。其中创建文件,打开关闭文件,读写文件等文件操作模块包括在进入目录模块里面。 三、系统实现 课程设计主要内容的实现程序代码: 《 #include <> #include <> #include <> typedef struct file{ char name[10]; struct file *next; }File; typedef struct content{ ! char name[10]; File *file;

操作系统课程设计报告

东莞理工学院 操作系统课程设计报告 学院:计算机学院 专业班级:13软件工程1班 提交时间:2015/9/14 指导教师评阅意见: . 项目名称:进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统,加深对进程和线程的理解,掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件

系统:WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言:C/C++ 开发工具:gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限,为了提高内存的利用率和系统的吞吐量,就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能,完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求:完成基于优先级的抢占式线程调度功能,完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求:(增加1项就予以加分) (1) 实现多种线程调度算法; (2)通过“公共信箱”进行通信的机制,规定每一封信的大小为128字节,实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能,并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能,采用FIFO替换算法。

2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法:钟德新,莫友芝 时间片轮转调度算法:张德华,袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下:钟德新编写的代码:void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程:"<procname<<"\t\t"<pri<<"\t"<needOftime<<"\t\t"<runtime<<"\t\t"<state<next; } cout<procname<<"\t\t"<pri<<"\t"<needOftime<<"\t\t"<runtime<<"\t\t"<state<next; } cout<procname<<"\t\t"<pri<<"\t"<needOftime<<"\t\t"<runtime<<"\t\t"<state<

操作系统(一个小型操作系统的设计与实现)课程设计

南通大学计算机科学与技术学院操作系统课程设计报告 专业: 学生姓名: 学号: 时间:

操作系统模拟算法课程设计报告 设计要求 将本学期三次的实验集成实现: A.处理机管理; B.存储器管理; C.虚拟存储器的缺页调度。 设计流程图 主流程图 开始的图形界面 处理机管理存储器管理缺页调度 先来先服务时 间 片 轮 转 首 次 适 应 法 最 佳 适 应 法 先 进 先 出 L R U 算 法

A.处理机调度 1)先来先服务FCFS N Y 先来先服务算法流程 开始 初始化进程控制块,让进程控制块按进程到达先后顺序让进程排队 调度数组中首个进程,并让数组中的下一位移到首位 计算并打印进程的完成时刻、周转时间、带权周转时间 其中:周转时间 = 完成时间 - 到达时间 带权周转时间=周转时间/服务时间 更改计时器的当前时间,即下一刻进程的开始时间 当前时间=前一进程的完成时间+其服务时间 数组为空 结束

2)时间片轮转法 开始 输入进程总数 指针所指的进程是 否结束 输入各进程信息 输出为就绪状态的进程的信息 更改正在运行的进程的已运行时间 跳过已结束的程序 结束 N 指向下一个进程 Y 如果存在下一个进程的话 Y N 输出此时为就绪状态的进程的信息 时间片轮转算法流程图

B.存储器管理(可变式分区管理) 1)首次适应法 分配流程图 申请xkb内存 由链头找到第一个空闲区 分区大小≥xkb? 大于 分区大小=分区大小-xkb,修改下一个空闲区的后向指针内容为(后向指针)+xkb;修改上一个空闲区的前向指针为(前向指针)+xkb 将该空闲区从链中摘除:修改下一个空闲区的后向地址=该空闲区后向地址,修改上一个空闲区的前向指针为该空闲区的前向指针 等于 小于延链查找下 一个空闲区 到链尾 了? 作业等待 返回是 否 登记已分配表 返回分配给进程的内存首地址 开始

uCOS-II互斥信号量

μCOS-II互斥信号量 Application Note AN-1002 Jean J. Labrosse https://www.sodocs.net/doc/281878730.html,brosse@https://www.sodocs.net/doc/281878730.html, https://www.sodocs.net/doc/281878730.html, 概述: 使用互斥信号(Mutual Exclusion Semaphores)或者简单的互斥(mutexes)实现对资源的独占访问,互斥信号本身是一种二进制信号,具有超出μCOS-II提供的一般信号机制的特性。本手册描述了C/OS-II V2.04增加的mutex一系列服务。 简介: 在应用程序中使用互斥信号是为了减少优先级翻转问题(priority inversion problem),如μC/OS-II, The Real-Time kernel (ISBN 0-87930-543-6), section 2.16, page 47中描述的。 当一个高优先级的任务需要的资源被一个低优先级的任务使用是,就会发生优先级翻转问题。为了减少优先级翻转问题,内核可以提高低优先级任务的优先级,先于高优先级的任务运行,释放占用的资源。 为了实现互斥,实时内核需要具有支持在同一优先级具有多个任务的能力。不幸的是,μC/OS-II不允许在相同的优先级有多个任务,必须只有一个任务。但是我们有另外的方法解决这个问题。可以把需要资源的高优先级任务上面的一个任务使用Mutex保留,允许提高低优先级任务的优先级。 举一个mutexes信号工作的例子,如listing1所示。 Listing 1中有三个任务可以使用共同的资源,为了访问这个资源,每个任务必须在互斥信号ResourceMutex上等待(pend),任务#1有最高优先级10,任务#2优先级为15,任务#3优先级为20,一个没有使用的正好在最高优先级之上的优先级#9用来作为优先级继承优先级(Priority Inheritance Priority-PIP)。如main()所示,L1(1)进行μC/OS-II初始化,并通过调用OSMutexCreate() L1(2)创建了一个互斥信号。需要注意的是,OSMutexCreate()函数使用PIP最为参数。然后创建三个任务L1(3),启动μC/OS-II L1(4). 假设任务运行了一段时间,在某个时间点,任务#3最先访问了共同的资源,并得到了互斥信号,任务#3运行了一段时间后被任务#1抢占。任务#1需要使用这个资源,并通过调用OSMutexPend()企图获得互斥信号,这种情况下,OSMutexPend()会发现一个高优先级的任务需要这个资源,就会把任务#3的优先级提高到9,同时强迫进行上下文切换退回到任务#3执行。任务#3可以继续执行然后释放占用的共同资源。任务#3通过调用OSMutexPost()释放占用的mutex信号,OSMutexPost()会发现mutex被一个优先级提升的低优先级的任务占有,就会把任务#3的优先级返回到20。把资源释放给任务#1使用,执行上下文切换到任务#1

操作系统信号量PV操作题若干

(一)图书馆有100个座位,每位进入图书馆的读者要在登记表上登记,退出时要在登记表上注销。要几个程序?有多少个进程?(答:一个程序;为每个读者设一个进程) (1)当图书馆中没有座位时,后到的读者在图书馆为等待(阻塞) (2)当图书馆中没有座位时,后到的读者不等待,立即回家。 设信号量S=200;MUTEX=1; P(S) P(MUTEX) 登记 V(MUTEX) 阅读 P(MUTEX) 注销 V(MUTEX) V(S) (2) 设信号量MUTEX=1; 整型变量S=200; P(MUTEX) IF(S==0) { V(MUTEX) RETURN } ELSE{ COUNT=COUNT-1; 登记 V(MUTEX) 阅读 P(MUTEX) COUNT=COUNT+1; 注销 V(MUTEX) RETURN }

解(1 ) 设信号量:S=100; MUTEX=1 P(S) P(MUTEX) 登记 V(MUTEX) 阅读 P(MUTEX) 注销 V(MUTEX) V(S) 解(2) 设整型变量COUNT=100; 信号量:MUTEX=1; P(MUTEX); IF (COUNT==0) { V(MUTEX); RETURN; } COUNT=COUNT-1; 登记 V(MUTEX); 阅读 P(MUTEX); COUNT=COUNT+1; V(MUTEX); RETURN;

(二)有一座东西方向的独木桥;用P,V操作实现: (1)每次只允许一个人过桥; (2)当独木桥上有行人时,同方向的行人可以同时过桥,相反方向的人必须等待。(3)当独木桥上有自东向西的行人时,同方向的行人可以同时过桥,从西向东的方向,只允许一个人单独过桥。(此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者,西向东的为写者)。 (1) 设信号量S=1 P(S) 过桥 V(S) (2) 设信号量S=1 EW=1;(东向西互斥计数量) WE=1;(西向东互斥计数量) 整型变量 CE =0;(东向西桥上人数) CW=0;(西向东桥上人数) 东向西: P(EW) IF(CE==0) { P(S) } CE++; V(EW) 过桥 P(EW) CD--; IF(CD==0){ V(S) } V(EW)

操作系统课程设计35815

课程设计说明书(操作系统) 题目:进程调度 院系:计算机科学与工程学院 专业班级:信息安全13-2 学号:20133029xx 学生姓名:xx 指导教师:xx 2015年12月15日

安徽理工大学课程设计(论文)任务书计算机科学与工程学院

安徽理工大学课程设计(论文)成绩评定表

摘要 现代计算机系统中,进程是资源分配和独立运行的基本单位,是操作系统的核心概念。因而,进程就成为理解操作系统如何实现系统管理的最基本,也是最重要的概念。进程调度是进程管理过程的主要组成部分,是必然要发生的事件。 在现代操作系统中,进程的并发机制在绝大多数时候,会产生不断变化的进程就绪队列和阻塞队列。处于执行态的进程无论是正常或非正常终止、或转换为阻塞状态,都会引发从就绪队列中,由进程调度选择一个进程进占CPU。 进程调度的核心是进程调度的算法.在本课程设计中,用良好清晰的界面向用户展示了进程调度中的时间片轮转调度算法。在最终实现的成果中,用户可指定需要模拟的进程数,CPU时间片和进程的最大执行时间,并且选择需要演示的算法,界面将会动态的显示进程调度过程及各个队列的变化。通过此进程调度模拟系统,用户可以对时间片轮转调度算法有进一步以及直观的了解。 关键词:进程,调度,PCB,时间片轮转

目录 1.设计目的 (6) 2.设计思路 (7) 3.设计过程 (9) 3.1流程图 (9) 3.2算法 (9) 3.3数据结构 (13) 3.4源代码 (14) 4.实验结果及分析 (23) 4.1 使用说明 (23) 4.2程序演示 (24) 5.实验总结 (27) 6.参考文献 (28)

操作系统课程设计报告

操作系统课程设计实验报告 实验名称:进程控制 姓名/学号: 一、实验目的 学习、理解和掌握Linux与windows的进行控制系统调用的功能,熟悉主要的几个系统调用命令的格式和如何利用系统调用命令进行编程。通过学习,理解如何创建一个进程、改变进程执行的程序、进程和线程终止以及父子进程的同步等,从而提高对进程和线程控制系统调用的编程能力。 二、实验内容 设计并实现Unix的“time”命令。“mytime”命令通过命令行参数接受要运行的程序,创建一个独立的进程来运行该程序,并记录程序运行的时间。 三、实验环境 CPU: Inter ×2 2.10GHz RAM: 3.00GB Windows 7 旗舰版 Linux Ubuntu 10.04 编译: VS2010 四、程序设计与实现 4.1进程控制系统的调用 4.1.1 windows进程控制调用程序中使用的数据结构及主要符号说明 SYSTEMTIME starttime,endtime; //进程开始时间和结束时间 PROCESS_INFORMATION pi //该结构返回有关新进程及 //其主线程的信息 STARTUPINFO si //该结构用于指定新进程的主窗口特性4.1.2 linux进程控制调用程序中使用的数据结构及主要符号说明 struct timeval starttime,endtime //进程开始时间和结束时间 pid_t pid //进程标志符

4.2 程序流程图 图1 windows进程控制调用图2 linux进程控制调用程序运行流程图程序运行流程图 五、实验结果和分析 5.1 windows实验结果和分析

临界区,互斥量,信号量,事件的区别

四种进程或线程同步互斥的控制方法 1、临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码,速度快,适合控制数据访问。 2、互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。 3、信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。 4、事件:用来通知线程有一些事件已发生,从而启动后继任务的开始。 临界区(Critical Section) 保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区,那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起,并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后,其他线程可以继续抢占,并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。 临界区包含两个操作原语: EnterCriticalSection()进入临界区 LeaveCriticalSection()离开临界区 EnterCriticalSection()语句执行后代码将进入临界区以后无论发生什么,必须确保与之匹配的LeaveCriticalSection()都能够被执行到。否则临界区保护的共享资源将永远不会被释放。虽然临界区同步速度很快,但却只能用来同步本进程内的线程,而不可用来同步多个进程中的线程。 MFC提供了很多功能完备的类,我用MFC实现了临界区。MFC为临界区提供有一个CCriticalSection类,使用该类进行线程同步处理是非常简单的。只需在线程函数中用CCriticalSection类成员函数Lock()和UnLock()标定出被保护代码片段即可。Lock()后代码用到的资源自动被视为临界区内的资源被保护。UnLock后别的线程才能访问这些资源。 互斥量(Mutex) 互斥量跟临界区很相似,只有拥有互斥对象的线程才具有访问资源的权限,由于互斥对象只有一个,因此就决定了任何情况下此共享资源都不会同时被多个线程所访问。当前占据资源的线程在任务处理完后应将拥有的互斥对象交出,以便其他线程在获得后得以访问资源。互斥量比临界区复杂。因为使用互斥不仅仅能够在同一应用程序不同线程中实现资源的安全共享,而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。 互斥量包含的几个操作原语: CreateMutex()创建一个互斥量 OpenMutex()打开一个互斥量 ReleaseMutex()释放互斥量 WaitForMultipleObjects()等待互斥量对象 同样MFC为互斥量提供有一个CMutex类。使用CMutex类实现互斥量操作非常简单,但是要特别注意对CMutex的构造函数的调用 CMutex( BOOL bInitiallyOwn = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL) 不用的参数不能乱填,乱填会出现一些意想不到的运行结果。 信号量(Semaphores)

相关主题