3-2012-进程同步机制

进程同步机制与互斥-生产者消费者问题

学习中心： 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生： 题目：进程同步与互斥生产者-消费者问题 1.谈谈你对本课程学习过程中的心得体会与建议？ 转眼间，学习了一个学期的计算机操作系统课程即将结束。在这个学期中，通过老师的悉心教导，让我深切地体会到了计算机操作系统的一些原理和具体操作过程。在学习操作系统之前，我只是很肤浅地认为操作系统只是单纯地讲一些关于计算机方面的操作应用，并不了解其中的具体操作过程 1.1设计思路 在这次设计中定义的多个缓冲区不是环形循环的，并且不需要按序访问。其中生产者可以把产品放到某一个空缓冲区中，消费者只能消费被指定生产者生产的产品。本设计在测试用例文件中指定了所有生产和消费的需求，并规定当共享缓冲区的数据满足了所有有关它的消费需求后，此共享才可以作为空闲空间允许新的生产者使用。

本设计在为生产者分配缓冲区时各生产者之间必须互斥，此后各个生产者的具体生产活动可以并发。而消费者之间只有在对同一个产品进行消费时才需要互斥，它们在消费过程结束时需要判断该消费者对象是否已经消费完毕并释放缓冲区的空间。 1.2程序流程图 1.3基本内容 在设计程序时主要有三个主体部分、三个辅助函数和一个数据结构。 其中主体部分为一个主函数main（），用于初始化缓冲区和各个同步对象，并完成线程信息的读入，最后根据该组的线程记录启动模拟线程，并等待所有线程的运 Y

行结束后退出程序； 生产者函数Produce（）和消费者函数Consume（），生产者和消费者函数运行于线程中完成对缓冲区的读、写动作，根据此处生产消费的模型的特点，生产者和消费者之间通过使用同步对象实现了生产和消费的同步与互斥，是本实验的核心所在。 另外三个辅助性函数被生产者和消费者函数调用，是上述生产和消费函数中对缓冲区进行的一系列处理。 3)在实现本程序的消费生产模型时，具体的通过如下同步对象实现互斥： ①设一个互斥量h_mutex，以实现生产者在查询和保留缓冲区内的下一个位置时进行互斥。 ②每一个生产者用一个信号量与其消费者同步，通过设置h_Semaphore[MAX_THREAD_NUM]信号量 ③数组实现，该组信号量用于相应的产品已产生。同时用一个表示空缓冲区

实验二(1)进程同步

实验二（2）进程同步 一、实验目的 1、生产者-消费者问题是很经典很具有代表性的进程同步问题，计算机中的很多同步问题都可抽象为生产者-消费者问题，通过本实验的练习，希望能加深学生对进程同步问题的认识与理解。 2、熟悉VC的使用，培养和提高学生的分析问题、解决问题的能力。 二、实验内容及其要求 1．实验内容 以生产者/消费者模型为依据，创建一个控制台进程，在该进程中创建n个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。 2．实验要求 学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则；设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥； 三、实验算法分析 1、实验程序的结构图（流程图）； 2、数据结构及信号量定义的说明； (1) CreateThread ●功能——创建一个在调用进程的地址空间中执行的线程 ●格式 HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize,

LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParamiter, DWORD dwCreationFlags, Lpdword lpThread ); ●参数说明 lpThreadAttributes——指向一个LPSECURITY_ATTRIBUTES(新线程的安全性描述符)。dwStackSize——定义原始堆栈大小。 lpStartAddress——指向使用LPTHRAED_START_ROUTINE类型定义的函数。 lpParamiter——定义一个给进程传递参数的指针。 dwCreationFlags——定义控制线程创建的附加标志。 lpThread——保存线程标志符(32位) (2) CreateMutex ●功能——创建一个命名或匿名的互斥量对象 ●格式 HANDLE CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, BOOL bInitialOwner, LPCTSTR lpName); bInitialOwner——指示当前线程是否马上拥有该互斥量(即马 ●参数说明 lpMutexAttributes——必须取值NULL。上加锁)。 lpName——互斥量名称。 (3) CreateSemaphore ●功能——创建一个命名或匿名的信号量对象 ●格式 HANDLE CreateSemaphore(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, LONG lInitialCount, LONG lMaximumCount, LPCTSTR lpName ); ●参数说明 lpSemaphoreAttributes——必须取值NULL。

进程同步与通信作业习题与答案

第三章 一．选择题(50题) 1.以下_B__操作系统中的技术是用来解决进程同步的。 A.管道 B.管程 C.通道 2.以下_B__不是操作系统的进程通信手段。 A.管道 B.原语 C.套接字 D.文件映射 3.如果有3个进程共享同一程序段，而且每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量的初值应设置为_B__。 4.设有4个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用P、V操作管理时信号量S的可能取值是_C__。 ,2,1,0，-1 ,1,0，-1，-2 C. 1,0，-1，-2，-3 ,3，2,1,0 5.下面有关进程的描述，是正确的__A__。 A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制 B.进程利用信号量的P、V 操作可以交换大量的信息 C.并发进程在访问共享资源时，不可能出现与时间有关的错误 、V操作不是原语操作 6.信号灯可以用来实现进程之间的_B__。 A.调度 B.同步与互斥 C.同步 D.互斥 7.对于两个并发进程都想进入临界区，设互斥信号量为S，若某时S=0，表示_B__。 A.没有进程进入临界区 B.有1个进程进入了临界区 C. 有2个进程进入了临界区 D. 有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入 8. 信箱通信是一种_B__方式 A.直接通信 B.间接通信 C.低级通信 D.信号量 9.以下关于临界区的说法，是正确的_C__。

A.对于临界区，最重要的是判断哪个进程先进入 B.若进程A已进入临界区，而进程B的优先级高于进程A，则进程B可以 打断进程A而自己进入临界区 C. 信号量的初值非负，在其上只能做PV操作 D.两个互斥进程在临界区内，对共享变量的操作是相同的 10. 并发是指_C__。 A.可平行执行的进程 B.可先后执行的进程 C.可同时执行的进程 D.不可中断的进程 11. 临界区是_C__。 A.一个缓冲区 B.一段数据区 C.一段程序 D.栈 12．进程在处理机上执行，它们的关系是_C__。 A.进程之间无关，系统是封闭的 B.进程之间相互依赖相互制约 C.进程之间可能有关，也可能无关 D.以上都不对 13. 在消息缓冲通信中，消息队列是一种__A__资源。 A.临界 B.共享 C.永久 D.可剥夺 14. 以下关于P、V操作的描述正确的是__D_。 A.机器指令 B. 系统调用 C.高级通信原语 D.低级通信原语 15.当对信号量进行V源语操作之后，_C__。 A.当S＜0，进程继续执行 B.当S＞0，要唤醒一个就绪进程 C. 当S＜＝ 0，要唤醒一个阻塞进程 D. 当S＜＝0，要唤醒一个就绪 16.对临界区的正确论述是__D_。 A.临界区是指进程中用于实现进程互斥的那段代码 B. 临界区是指进程中用于实现进程同步的那段代码 C. 临界区是指进程中用于实现进程通信的那段代码 D. 临界区是指进程中访问临界资源的那段代码 17. __A__不是进程之间的通信方式。 A.过程调用 B.消息传递 C.共享存储器 D.信箱通信 18. 同步是指进程之间逻辑上的__A__关系。

操作系统进程同步实验报告

实验三：进程同步实验 一、实验任务： (1)掌握操作系统的进程同步原理； (2)熟悉linux的进程同步原语； (3 )设计程序，实现经典进程同步问题。 二、实验原理： (1)P、V操作 PV操作由P操作原语和V操作原语组成(原语是不可中断的过程) ，对信号量进行操作，具体定义如下： P( S):①将信- 号量S的值减1,即S=S-1; ②如果S30，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。 V( S):①将信号量S的值加1,即S=S+1 ； ②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。 (2)信号量 信号量(semaphore )的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的 值仅能由PV操作来改变。 一般来说，信号量S30时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一 个单位资源，因此S的值减1;当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S 的值加1;若S均，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。 (3)linux的进程同步原语 ①wait();阻塞父进程，子进程执行； ②#in clude #in clude key_t ftok (char*path name, char proj) ;它返回与路径path name 相对应的一个键值。 ③int semget(key_t key, int n sems, int semflg) 参数key是一个键值，由ftok获得，唯一标识一个信号灯集，用法与msgget()中的key 相同；参数nsems指定打开或者新创建的信号灯集中将包含信号灯的数目；semflg参数是一些标志位。参数key和semflg的取值，以及何时打开已有信号灯集或者创建一个新的信号灯集与msgget()中的对应部分相同。该调用返回与健值key相对应的信号灯集描述字。调用返回：成功返回信号灯集描述字，否则返回-1。 ④int semop(i nt semid, struct sembuf *sops, un sig ned n sops); semid是信号灯集ID , sops指向数组的每一个sembuf结构都刻画一个在特定信号灯上的操作。nsops为sops指向数组的大小。 ⑤int semctl(int semid , int semnum , int cmd , union semun arg) 该系统调用实现对信号灯的各种控制操作，参数semid指定信号灯集，参数cmd指定 具体的操作类型；参数semnum指定对哪个信号灯操作，只对几个特殊的cmd操作有意义；

进程的同步实验报告

操作系统 实验报告 哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院

一、实验概述 1. 实验名称 进程的同步 2. 实验目的 ⑴使用EOS的信号量，编程解决生产者 消费者问题，理解进程同步的意义。 ⑵调试跟踪EOS信号量的工作过程，理解进程同步的原理。 ⑶修改EOS的信号量算法，使之支持等待超时唤醒功能（有限等待），加深理解进程同步的原理。 3. 实验类型 验证+设计 4. 实验内容 ⑴准备实验 ⑵使用EOS的信号量解决生产者－消费者问题 ⑶调试EOS信号量的工作过程 ①创建信号量 ②等待释放信号量 ③等待信号量（不阻塞） ④释放信号量（不唤醒） ⑤等待信号量（阻塞） ⑥释放信号量（唤醒） ⑷修改EOS的信号量算法 二、实验环境 WindowsXP + EOS集成实验环境 三、实验过程 1. 设计思路和流程图

图4-1.整体试验流程图

图4-2.Main 函数流程图、生产者消费、消费者流程图 2. 算法实现 3. 需要解决的问题及解答 (1). 思考在ps/semaphore.c 文件内的PsWaitForSemaphore 和PsReleaseSemaphore 函数中，为什么要使用原子操作？

答：在执行等待信号量和释放信号量的时候，是不允许cpu响应外部中断的，如果此时cpu响应了外部中断，会产生不可预料的结果，无法正常完成原子操作。 (2). 绘制ps/semaphore.c文件内PsWaitForSemaphore和PsReleaseSemaphore函数的流程图。 (3).P143生产者在生产了13号产品后本来要继续生产14号产品，可此时生产者为什么必须等待消费者消费了4号产品后，才能生产14号产品呢？生产者和消费者是怎样使用同步对象来实现该同步过程的呢？ 答：这是因为临界资源的限制。临界资源就像产品仓库，只有“产品仓库”空闲生产者才能生产东西，有权向里面放东西。所以它必须等到消费者，取走产品，“产品空间”（临界资源）空闲时，才继续生产14号产品。 (4). 根据本实验3.3.2节中设置断点和调试的方法，自己设计一个类似的调试方案来验证消费者线程在消费24号产品时会被阻塞，直到生产者线程生产了24号产品后，消费者线程才被唤醒并继续执行的过程。 答：可以按照下面的步骤进行调试 (1) 删除所有的断点。 (2) 按F5启动调试。OS Lab会首先弹出一个调试异常对话框。 (3) 在调试异常对话框中选择“是”，调试会中断。 (4) 在Consumer函数中等待Full信号量的代码行（第173行）WaitForSingleObject(FullSemaphoreHandle, INFINITE); 添加一个断点。 (5) 在“断点”窗口（按Alt+F9打开）中此断点的名称上点击右键。 (6) 在弹出的快捷菜单中选择“条件”。 (7) 在“断点条件”对话框（按F1获得帮助）的表达式编辑框中，输入表达式“i == 24”。 (8) 点击“断点条件”对话框中的“确定”按钮。 (9) 按F5继续调试。只有当消费者线程尝试消费24号产品时才会在该条件断点处中断。 4. 主要数据结构、实现代码及其说明 修改PsWaitForSemaphore函数 if (Semaphore->Count>0){ Semaphore->Count--; flag=STATUS_SUCCESS; }//如果信号量大于零，说明尚有资源，可以为线程分配 else flag=PspWait(&Semaphore->WaitListHead, Milliseconds); KeEnableInterrupts(IntState); // 原子操作完成，恢复中断。 return flag; }//否则，说明资源数量不够，不能再为线程分配资源，因此要使线程等待 修改PsReleaseSemaphore函数 if (Semaphore->Count + ReleaseCount > Semaphore->MaximumCount) {

二进程同步算法模拟

实验二进程同步算法模拟 一、实验目的 1、模拟设计一种进程调度过程：FCFS、短作业优先、高响应比优 先（任选其一）。 2、算法代码实现，模拟数据演示，模拟结果验证。 二、实验学时 4课时 三、实验环境与平台 Windows 2000, C/C++程序开发集成环境(开发语言可自选) 四、实验内容及要求 1、实验内容：（1）自定义PCB的数据结构；（2）针对资源分配 中出现的问题，选择适合的算法，实现资源的合理分配。 2、实验要求：（1）完成规定的实验内容；（2）在实验之前，利 用课外时间浏览帮助文件的相关主题内容；（3）实验时保存程序代码；（4）写出实验报告.(实验目的、实验时间、实验设备和实验环境平台、完成的实验内容、实验结果和结论)。 五、完成的实验内容 下例是用C语言编写，用TC2.0调试结果 六、实现代码如下： #include "stdio.h" #define getjcb(type) (type*)malloc(sizeof(type)) #define NULL 0 int n=0,time=0;float eti,ewi; struct jcb{ char name[10]; /* 作业名 */ char state; /* 作业状态 */ int ts; /* 提交时间 */ float super; /* 优先权 */ int tb; /* 开始运行时间 */ int tc; /* 完成时间 */

float ti; /* 周转时间 */ float wi; /* 带权周转时间 */ int ntime; /* 作业所需运行时间 */ char resource[10]; /* 所需资源 */ struct jcb *link; /* 结构体指针 */ } *p,*q,*head=NULL; typedef struct jcb JCB; inital(){ int i; printf("\nInput jcb num\n"); scanf("%d",&n); printf("Input\nname\tts\tntime\tresource\n"); for(i=0;iname,&p->ts,&p->ntime,&p->resou rce); p->state='W'; p->link=NULL; if(head==NULL) head=q=p; else{ q->link=p; q=p; } } } fileinput(){ FILE *fp; int i; if((fp=fopen("os2.txt","r"))==NULL) printf(" open error!") ; fscanf(fp,"%d\n",&n); for(i=0;iname,&p->ts,&p->ntime,&p->resource ); p->state='W'; p->link=NULL; if(head==NULL) head=q=p;

李建伟版实用操作系统第二版最新习题 3 进程同步与通信

李建伟版实用操作系统第二版最新习题 3 进程同步与通信 一、选择题 题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案A D D C B C A B A A 题号11 12 答案D C 二、综合题 1、答：临界资源也称独占资源、互斥资源，它是指某段时间内只充许一个进程使用的资源。比如打印机等硬件资源，以及只能互斥使用的变量、表格、队列等软件资源。各个进程中访问临界资源的、必须互斥执行的程序代码段称为临界区，各进程中访问同一临界资源的程序代码段必须互斥执行。 为防止两个进程同时进入临界区,可采用软件解决方法或同步机构来协调它们。但是,不论是软件算法还是同步机构都应遵循下述准则: ①空闲让进。②忙则等待。③有限等待。④让权等待。 2、答：忙等待意味着一个进程正在等待满足一个没有闲置处理器的严格循环的条件。因为只有一个CPU 为多个进程服务，因此这种等待浪费了CPU 的时钟。 其他类型的等待：与忙等待需要占用处理器不同，另外一种等待则允许放弃处理器。如进程阻塞自己并且等待在合适的时间被唤醒。忙等可以采用更为有效的办法来避免。例如：执行请求（类似于中断）机制以及PV 信号量机制，均可避免“忙等待”现象的发生。 3、答： 在生产者—消费者问题中，Producer 进程中P（empty）和P(mutex)互换先后次序。先 执行P(mutex)，假设成功，生产者进程获得对缓冲区的访问权，但如果此时缓冲池已满，没有空缓冲区可供其使用，后续的P（empty）原语没有通过，Producer 阻塞在信号量empty 上,而此时mutex 已被改为0，没有恢复成初值1。切换到消费者进程后,Consumer 进程执行P（full）成功，但其执行P（mutex）时由于Producer 正在访问缓冲区，所以不成功，阻塞在信号量mutex 上。生产者进程和消费者进程两者均无法继续执行，相互等待对方释放资源，会产生死锁。 在生产者和消费者进程中，V 操作的次序无关紧要，不会出现死锁现象。 4、答：

山东大学操作系统实验报告4进程同步实验

山东大学操作系统实验报告4进程同步实验

计算机科学与技术学院实验报告 实验题目：实验四、进程同步实验学号： 日期：20120409 班级：计基地12 姓名： 实验目的： 加深对并发协作进程同步与互斥概念的理解，观察和体验并发进程同步与互斥 操作的效果，分析与研究经典进程同步与互斥问题的实际解决方案。了解 Linux 系统中 IPC 进程同步工具的用法，练习并发协作进程的同步与互斥操作的编程与调试技术。 实验内容： 抽烟者问题。假设一个系统中有三个抽烟者进程，每个抽烟者不断地卷烟并抽烟。抽烟者卷起并抽掉一颗烟需要有三种材料：烟草、纸和胶水。一个抽烟者有烟草，一个有纸，另一个有胶水。系统中还有两个供应者进程，它们无限地供应所有三种材料，但每次仅轮流提供三种材料中的两种。得到缺失的两种材料的抽烟者在卷起并抽掉一颗烟后会发信号通知供应者，让它继续提供另外的两种材料。这一过程重复进行。请用以上介绍的 IPC 同步机制编程，实现该问题要求的功能。 硬件环境： 处理器：Intel? Core?i3-2350M CPU @ 2.30GHz ×4 图形：Intel? Sandybridge Mobile x86/MMX/SSE2 内存：4G 操作系统：32位 磁盘：20.1 GB 软件环境： ubuntu13.04 实验步骤： （1）新建定义了producer和consumer共用的IPC函数原型和变量的ipc.h文件。

（2）新建ipc.c文件，编写producer和consumer 共用的IPC的具体相应函数。 （3）新建Producer文件，首先定义producer 的一些行为，利用系统调用，建立共享内存区域，设定其长度并获取共享内存的首地址。然后设定生产者互斥与同步的信号灯，并为他们设置相应的初值。当有生产者进程在运行而其他生产者请求时，相应的信号灯就会阻止他，当共享内存区域已满时，信号等也会提示生产者不能再往共享内存中放入内容。 （4）新建Consumer文件，定义consumer的一些行为，利用系统调用来创建共享内存区域，并设定他的长度并获取共享内存的首地址。然后设定消费者互斥与同步的信号灯，并为他们设置相应的初值。当有消费进程在运行而其他消费者请求时，相应的信号灯就会阻止它，当共享内存区域已空时，信号等也会提示生产者不能再从共享内存中取出相应的内容。 运行的消费者应该与相应的生产者对应起来，只有这样运行结果才会正确。

实验三 进程同步的经典算法

实验三进程同步的经典算法 背景知识 Windows提供的常用对象可分成三类：核心应用服务、线程同步和线程间通讯。其中，开发人员可以使用线程同步对象来协调线程和进程的工作，以使其共享信息并执行任务。此类对象包括互锁数据、临界段、事件、互斥体和信号等。 多线程编程中关键的一步是保护所有的共享资源，工具主要有互锁函数、临界段和互斥体等；另一个实质性部分是协调线程使其完成应用程序的任务，为此，可利用内核中的事件对象和信号。 在进程内或进程间实现线程同步的最方便的方法是使用事件对象，这一组内核对象允许一个线程对其受信状态进行直接控制(见表3-1) 。 而互斥体则是另一个可命名且安全的内核对象，其主要目的是引导对共享资源的访问。拥有单一访问资源的线程创建互斥体，所有想要访问该资源的线程应该在实际执行操作之前获得互斥体，而在访问结束时立即释放互斥体，以允许下一个等待线程获得互斥体，然后接着进行下去。 与事件对象类似，互斥体容易创建、打开、使用并清除。利用CreateMutex() API可创建互斥体，创建时还可以指定一个初始的拥有权标志，通过使用这个标志，只有当线程完成了资源的所有的初始化工作时，才允许创建线程释放互斥体。 为了获得互斥体，首先，想要访问调用的线程可使用OpenMutex() API来获得指向对象的句柄；然后，线程将这个句柄提供给一个等待函数。当内核将互斥体对象发送给等待线程时，就表明该线程获得了互斥体的拥有权。当线程获得拥有权时，线程控制了对共享资源的访问——必须设法尽快地放弃互斥体。放弃共享资源时需要在该对象上调用ReleaseMute() API。然后系统负责将互斥体拥有权传递给下一个等待着的线程(由到达时间决定顺序) 。

[操作系统]经典进程同步问题题库

1、测量控制系统中的数据采集任务把所采集的数据送一单缓冲区；计算任务则从该缓冲区中取出数据并进行计算。试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲区的同步算法。 Var Sempty，Sfull: semaphore:= 1,0 Begin Parbegin Collection:begin repeat 采集一个数据； wait(Sempty); 数据放入缓冲区； signal(Sfull); untill false; end; Compute:begin repeat wait(Sfull); 从缓冲区取出数据; signal(Sempty); 计算; ` until false; end; Parend End 2、有一阅览室，共有100个座位。读者进入时必须先在一种登记表上登记，该表为每一座位列一个表目，包括座号和读者姓名。读者离开时要注销掉登记内容。试用wait和signal原语描述读者进程的同步问题。 var mutex, readcount :semaphore := 1,100; Begin Parbegin Process Reader:begin repeat wait(readcount); wait(mutex); <填入座号和姓名完成登记>； signal(mutex); <阅读> wait(mutex) <删除登记表中的相关表项，完成注销> signal(mutex); signal(readcount); until false; end; parend; End; 1）、桌上有一空盘，只允许放一个水果，爸爸专向盘中放苹果，妈妈专向盘中放桔子；女儿专吃盘中的苹果，儿子专吃盘中的桔子；试用wait 和signal原语实现爸爸、妈妈、女儿、儿子之间的同步问题。 var Sempty, Sapple, Sorange,: semaphore:= 1,0,0; begin parbegin Father: begin repeat wait(Sempty); ; signal(Sapple); until false; end; Mother: begin repeat wait(Sempty); ; signal(Sorange); until false; end; Son: begin repeat wait(Sorange); ; signal(Sempty); until false; end; Daughter: begin repeat wait(Sapple); ; signal(Sempty); until false; end; parend; end; 1、在4×100米接力赛中，4个运动员之间存在如下关系，运动员1跑到终点把接力棒交给运动员2；运动员2一开始处于等待状态，在接到运动员1传来的接力棒后才能往前跑，他跑完100米后交给运动员3，运动员3也只有在接到运动员2传来的棒后才能跑，他跑完100米后交给运动员4，运动员4接到棒后跑完全程。请试用信号量机制对其上过程进行分析。 var s1,s2,s3:semaphpre:=0,0,0; begin parbegin Athlete1: begin Run 100m; signal(s1); end; Athlete2: begin wait(s1); Run 100m; signal(s2); end; Athlete3: begin wait(s2); Run 100m; signal(s3); end; Athlete4: begin wait(s3); Run 100m; end; parend; end 2、在公共汽车上，司机和售票员各行其职，司机负责开车和到站停车；售票员负责售票和开、关车门；当售票员关好车门后驾驶员才能开车行驶。试用wait和signal操作实现司机和售票员的同步。

实验二进程同步

实验二进程同步演示 一、实验目的 ?深入掌握进程同步机制——信号量的应用； ?掌握Windows编程中信号量机制的使用方法； ?可进行简单的信号量应用编程。 二、实验工具 Windows系统+ VC++ 6.0 三、实验内容 1、复习教材上信号量机制的定义与应用，复习经典进程同步问题——生产者消费者问题及其同步方案； 2、验证后附的参考代码pc.cpp（生产者消费者问题）,掌握Windows系统中信号量的定义与使用方法； 注意： （1）代码中生产者和消费者所做的工作用过程Producer和Consumer描述，并通过创建线程的方法创建3个生产者线程和1个消费者线程，具体创建方法：CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]);其中第3个参数就是指定该线程所做的工作为过程Producer； （2）问题中设置了三个信号量g_hMutex（用于互斥访问临界区buffer）、 g_hFullSemaphore、g_hEmptySemaphore（用于控制同步的资源信号量），先声明，再定义，最后使用。互斥信号量和资源信号量的定义方法不同： g_hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); 互斥信号量最开始没有指定针对那个资源g_hFullSemaphore = CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL); 其中第2和3个参数为信号量的初始值和最大值 信号量的使用方法：WaitForSingleObject为信号量的P操作，每对一个信号量执行该操作，则信号量值减1，并判断减1后值是否仍大于等于0，如是则该操作成功，否则进程阻塞；ReleaseSemaphore为信号量的V操作，每执行一次将该信号量的值加1，并起到唤醒作用。如： WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore,INFINITE); … ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore,1,NULL);

进程同步实验报告

实验三进程的同步 一、实验目的 1、了解进程同步和互斥的概念及实现方法； 2、更深一步的了解fork()的系统调用方式。 二、实验内容 1、预习操作系统进程同步的概念及实现方法。 2、编写一段源程序，用系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”；子进程分别显示字符“b”和字符“c”。程序的输出是什么？分析原因。 3、阅读模拟火车站售票系统和实现进程的管道通信源代码，查阅有关进程创建、进程互斥、进程同步的系统功能调用或API，简要解释例程中用到的系统功能或API的用法，并编辑、编译、运行程序，记录程序的运行结果，尝试给出合理的解释。 4、（选做）修改问题2的代码，使得父子按顺序显示字符“a”；“b”、“c”编辑、编译、运行。记录程序运行结果。 三、设计思想 1、程序框架 （1）创建两个子进程：（2）售票系统：

（3）管道通信： 先创建子进程，然后对内容加锁，将输出语句存入缓存，并让子进程自己进入睡眠，等待别的进程将其唤醒，最后解锁；第二个子进程也执行这样的过程。父进程等待子进程后读内容并输出。 （4）修改程序（1）：在子进程的输出语句前加上sleep()语句，即等待父进程执行完以后再输出。 2、用到的文件系统调用函数 （1）创建两个子进程：fork() （2）售票系统：DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpPartameter); CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL); CloseHandle(hThread1); (HANDLE)CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); Sleep(4000)（sleep调用进程进入睡眠状态(封锁), 直到被唤醒）; WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE); ReleaseMutex(hMutex); （3）管道通信：pipe(fd)，fd: int fd[2]，其中: fd[0] 、fd[1]文件描述符（读、写）; lockf( fd，function，byte)（fd: 文件描述符；function: 1: 锁定 0:解锁；byte: 锁定的字节数，0: 从当前位置到文件尾）; write(fd，buf，byte)、read(fd，buf，byte) （fd: 文件描述符；buf : 信息传送的源（目标）地址；byte: 传送的字节数）; sleep(5); exit(0); read(fd[0]，s，50) （4）修改程序（1）：fork(); sleep(); 四、调试过程 1、测试数据设计 （1）创建两个子进程：

进程通信与进程同步机制实现

一．课程设计题目 某银行提供10个服务窗口（7个对私服务窗口，3个对公服务窗口）和100个供顾客等待的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用，有对公和对私两类号，美味顾客只能选取其中一个。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。请用P、V操作写出进程的同步算法。 二．课程设计目的 1、掌握基本的同步与互斥算法，理解银行排队系统操作模型。 2、学习使用Windows 2000/XP中基本的同步对象，掌握相关API 的使用方法。 3、了解Windows 2000/XP中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥。 三．课程设计要求 ◆学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则； ◆学习了解Windows同步对象及其特性； ◆熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法； ◆设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥； ◆提交实验报告。 四．需要了解的知识

1.同步对象 同步对象是指Windows中用于实现同步与互斥的实体，包括信号量(Semaphore)、互斥量(Mutex)、临界区(Critical Section)和事件(Events)等。本实验中使用到信号量、互斥量和临界区三个同步对象。 2.同步对象的使用步骤： ◆创建/初始化同步对象。 ◆请求同步对象，进入临界区(互斥量上锁)。 ◆释放同步对象(互斥量解锁)。 五．需要用到的API函数及相关函数我们利用Windows SDK提供的API编程实现实验题目要求，而VC中包含有Windows SDK的所有工具和定义。要使用这些API，需要包含堆这些函数进行说明的SDK头文件——最常见的是Windows.h(特殊的API调用还需要包含其他头文件)。 本实验使用到的API的功能和使用方法简单介绍 1、WaitForSingleObject( hSemaphoreChairs , INFINITE ); WaitForSingleObject( hMutex , INFINITE ); ●功能——使程序处于等待状态，直到信号量hHandle出现(即其值大于等于1)或超过规定的等待时间 ●格式 DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds); ●参数说明

分布式系统中进程的同步方法

分布式系统中进程的同步方法 【摘要】在分布式操作系统中，为了实现进程的同步，首先要对系统中发生的事件进行排序，还要有良好的分布式同步算法。本文对分布式操作系统中的一些常见算法进行了分析，从而解析才能使进程在分布式操作系统中更加正确有效地协同工作。 【关键字】分布式操作系统，进程，同步，算法。 【Abstract】In the distributed operating system，in order to achieve the process of synchronization,First, you want to sort of events that occur in the system,but you also distributed synchronization algorithm.This article analyzes some common algorithms in the distributed operating system, to resolve to make the process more correctly and effectively work together in a distributed operating system. 【Key words】Distributed operating system, Process, Synchronous, Algorithm.

在分布式系统中，处于不同物理位置的若干进程通过传递消息相互通信，进行协同工作完成同一任务。工作过程中，进程产生了大量的事件和消息，这些事件和消息在时间上的先后顺序对工作正确有效的完成往往是有影响的。由于进程所处的物理位置不同带来的时钟差异如各地时钟值的差异和时钟运行精度的差异等）和网络传输延时等方面的原因，一个进程所看到的系统内事件和消息的先后顺序很可能与它们的实际顺序是不一致的，这样就带来了问题，如图1所示。 100 150 300 350 物理时间 图1 分布式进程通信示例 在一个先来先服务的分布式系统中，X地的进程Pi在时刻100时向Z滴的进程Pk发出了请求服务的消息Rq，并盖上了本地的时间戳130，随后Y地的进程Pj也向Pk发出了请求服务消息，并盖上了本地的时间戳120。Pj的消息在时刻300到达Pk，而Pi的消息在时刻350才到达Pk。这样，对Pk而言，不管到达的顺序还是按照时间戳的大小都应该先对Pj进行服务，这显然是不公平的。因此，在分布式系统中必须采取一定的同步机制来保证工作的顺利进行和结果正确。 进程同步大致有两种程度：一种是局部的松散同步，即事件和消息产生的逻辑顺序上简单同步；一种是全局的精确同步，即各进程的本地时钟基于现实世界物理时间标准同步。前一种同步能由Lamport算法和Ricart and Agrawla 算法等算法实现。在这种同步机制中，各进程利用逻辑时钟产生时间戳，能保证按序发送消息，同样接收进程也能按序接收。或者说，接受进程能按序从各个不同进程接收消息，而且从同一进程接收的消息也是顺序的。但这种同步仅仅保证了事件和消息的顺序一致性，而不能反映它们产生的真实时间，因为同步机制中所采用的时间戳只能看作是一个数字编号，并没有和物理时钟精确对应起来。这种同步机制在分布式系统的实际应用中有着很大的局限，因为很多现实的分

进程同步：实验报告

1．实验内容(进程的同步) (1) 阅读理解示例程序。 (2) 说明示例程序是否能适合解决 N 个生产者和 1 个消费者问题，并设计实验验证 (3) 参照教材修改为 N 个生产者和 1 个消费者问题 (4) 思考 N 个生产者和 M 个消费者问题的解决方案(不要求) (5) 利用信号量解决同步问题。 2．实验目的 通过程序模拟及验证生产者消费者问题等经典问题，深入理解并发中的同步和互斥的概念 3．实验原理 (1)进程概念： (1.定义：程序的一次执行过程 ( 2.三种基本状态 :就绪状态，执行状态，阻塞状态 (2)进程同步： (1.定义：并发进程在执行次序上的协调，以达到有效的资源共享和相互合作，使程序执行有可再现性。 ( 2.两种形式的制约关系： (一：资源共享关系：进程间接制约，需互斥地访问临界资源。)、(二：相互合作关系：进程直接制约) (3.临界资源：一次仅允许一个进程访问的资源，引起不可再现性是因为临界资源没有互斥访问。 (3)信号量：定义一个用于表示资源数目的整型量S，它与一般的整型量不同，除初始化 外，仅能通过两个标准的原子操作 wait(S)和 signal(S)来访问，俗称 P,V操作。通俗来讲就是用P 来访问资源后减去一个单位资源，用 V 操作来释放一个单位资源就是现有资源上加一个单位资源。 4．实验内容一：说明示例程序是否能适合解决 N 个生产者和 1 个消费者问题，并设计实验验证答：示例程序不能解决多个生产者和消费者的问题，它是解决单个消费者和生产者的。如果可以就要修改代码，如“二”所说。 二：多个消费者和生产者的问题

生产者 1 如上图所示 ：如果要解决多个生产者和消费者的问题： 第一步：分析上图得出了两种关系，分别是异步和同步的关系 第 二步：异步关系的是生产者和生产者之间的， 因为同一时刻只能 有一个生产者 访问缓冲区，所以我们就可以设置临界资源 .获得 临界资源的生产者才能把产品 放到缓冲区里 第三步：同步关系有两个， 首先是生产者和缓冲区之间， 再是缓冲区和消费者之 间。他们都满足一前一后的关系， 即当缓冲区空间未满时， 生产者才可以放产品； 缓冲区不为空的时候才可以让消费者取出产品消费。 第四步：设计变量，用 C 语言编程，在 linux 上运行，观察结果。代码如下： #include #include #include #include #include #include int n=10; int buffer[10];// 缓冲区空间大小 int in=0,out=0; sem_t mutex,empty,full;// 设置临界资源，定义两个同步关系的信号量 void* producer(void *arg){ // 生产者 sem_wait(&mutex); // 访问临界资源 int tag= pthread_self()%100; int nextPro; srand(time(NULL)+tag); 生产者 6 缓冲区 消费者 生产者 2 生产者 3 生产者 4 生产者 5 相关头文件

进程同步典型例题(操作系统)

进程同步练习题 1.在公共汽车上，司机和售票员的工作流程如图所示。为保证乘客的安全，司机和售票员应密切配合协调工作。请用信号量来实现司机与售票员之间的同步。 司机 售票员 图司机和售票员工作流程图 2.桌子上有一只盘子，盘子中只能放一只水果。爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放橘子，一个儿子专等吃盘子中的橘子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。用PV操作实现他们之间的同步机制。 3.a，b两点之间是一段东西向的单行车道，现要设计一个自动管理系统，管理规则如下：（1）当ab之间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段，但另一方向的车必须在ab 段外等待； （2）当ab之间无车辆在行驶时，到达a点（或b点）的车辆可以进入ab段，但不能从a 点和b点同时驶入； （3）当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无车辆进入ab段时，应让另一方向等待的车辆进入ab段行驶。 请用信号量为工具，对ab段实现正确管理以保证行驶安全。 4．将只读数据的进程称为“读者”进程，而写或修改数据的进程称为“写者”进程。允许多个“读者”同时读数据，但不允许“写者”与其他“读者”或“写者”同时访问数据。另外，要保证：一旦有“写者”等待时，新到达的“读者”必须等待，直到该“写者”完成数据访问为止。试用P、V操作正确实现“读者”与“写者”的同步。（第二类读者写者问题，信号量解决方法） 5．一条河上架设了由若干个桥墩组成的一座桥。若一个桥墩只能站一个人，过河的人只能沿着桥向前走而不能向后退。过河时，只要对岸无人过，就可以过。但不允许河对岸的两个人同时过，以防止出现死锁。请给出两个方向的人顺利过河的同步算法。