操作系统课设： 实现读者写者(Reader-Writer Problem)问题

学号：

课程设计

课程名称操作系统

学院计算机科学与技术学院

专业软件工程

班级

姓名

指导教师

2014——2015学年第1学期

1《操作系统原理》课程设计指导书

课程编号：

课程名称：操作系统/Operating System

周数/学分：1周/1学分

先修课程：高级语言程序设计、汇编语言、数据结构、计算机组成原理

适用专业：计算机科学与技术、软件工程

开课学院、系或教研室：计算机科学与技术学院

一、课程设计的目的

通过对操作系统内核实现代码的阅读、修改、设计，理解和掌握复杂的操作系统的工作原理。

二、课程设计的内容和要求

１．系统调用

学习在Linux中产生一个系统调用以及怎样通过往Linux内核中增加一个新函数从而在该内核空间中实现对用户空间的读写。这个函数的功能是返回当前的系统时间。

实验条件要求：每人一台Linux主机且有超级用户权限。

２．内核定时器

通过研究内核的时间管理算法学习内核源代码。然后应用这些知识并且使用“信号”建立一种用户空间机制来测量一个多线程程序的执行时间。

实验条件要求：每人一台Linux主机且有超级用户权限。

３．实现生产者消费者（Bounded – Buffer Problem）问题

通过研究Linux的线程机制和信号量实现生产者消费者（Bounded Buffer）问题的并发控制。

实验条件要求：每人一台与Linux主机联网的Windows主机，普通用户权限。

４．实现读者写者(Reader-Writer Problem)问题

通过研究Linux的线程机制和信号量实现读者写者(Reader-Writer)问题并

发控制。

实验条件要求：每人一台与Linux主机联网的Windows主机，普通用户权限。

三、课程设计进度安排

四、课程设计说明书与图纸要求

应包含如下内容：

１．设计题目与要求

２．总的设计思想及系统平台、语言、工具等。

３．数据结构与模块说明（功能与流程图）

４．源程序

５．运行结果与运行情况

６．调试记录

７．自我评析和总结

五、课程设计评分标准

注：优（90－100分）、良（80－89分）、中（70－79分）、及格（60－69分）、60分以下为不及格。

六、课程设计参考资料

推荐教材：

《Operating System Concepts(Sixth Edition)（操作系统概念）影印版》，

主编：Abraham

Silberschatz

出版社：高等教育出版社

出版或修订时间：2003年10月

参考书：

《计算机操作系统教程(第三版)》主编：张尧学

出版社：清华大学出版社

出版或修订时间：2001年7月

《操作系统原理(第三版)》，主编：庞丽萍

出版社：华中科技大学出版社

出版或修订时间：2000年12月

执笔：杨铭熙

审阅：陈天煌

审定：徐东平

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：软件工程

指导教师：刘军工作单位：计算机科学与技术学院

题目: 实现读者写者(Reader-Writer Problem)问题

实验条件要求：通过研究Linux的线程机制和信号量实现读者写者(Reader-Writer)问题并发控制。每人一台与Linux主机联网的Windows主机，普通用户权限。

课程设计进度安排

2014年 12月 26日

目录

1 设计目的与要求 (1)

1.1 课程设计目的 (1)

1.2 课程设计要求 (1)

2 总的设计思想及系统平台、语言、工具等 (1)

2.1 设计思想 (1)

2.2 系统平台及使用语言 (2)

2.3 开发工具的选择 (2)

3 数据结构和模块说明 (2)

3.1 主函数 (2)

3.2 写者线程函数 (3)

3.3 读者线程函数 (3)

4 源程序 (5)

5 运行结果与运行情况 (13)

6 调试记录 (30)

7 自我评析和总结 (31)

8 参考文献 (32)

2设计目的与要求

2.1课程设计目的

通过研究Linux的线程机制和信号量实现读者写者(Reader-Writer)问题并发控制。

2.2课程设计要求

1．每个读者/写者对该存储区进行操作后，即时显示该存储区的全部内容、当前指针位置和读者/写者线程的标识符；

2．读者应有3个以上，写者应有有两个以上；

3．多个读者/写者之间须共享对存储区进行操作的函数代码。

3总的设计思想及系统平台、语言、工具等

3.1设计思想

为实现reader与writer线程间在读或写时的互斥设置一个互斥信号量writer_mutex。另外，再设置一个整形变量reader_counter表示正在读的线程数目。由于只有一个reader线程在读，便不允许writer线程去写。因此，仅当reader_counter=0，表示尚无reader线程在读时，reader线程才需要执行wait(writer_mutex)操作。若wait(writer_mutex)操作成功，reader线程便可以去读，相应的，做reader_counter+1操作。同理，仅当reader线程在执行reader_counter 减1操作后其值为0时，才必须执行signal(writer_mutex)操作，以便让writer线程写。

reader_counter是一个可被多个reader线程访问的临界资源，因此，也应该为它设置一个互斥信号量reader_mutex。

3.2系统平台及使用语言

本课程设计在Linux操作系统下，使用C语言完成。用到的工具主要有GCC 编译器和VI编辑器。

3.3开发工具的选择

内存：1G

工具：g++，vim，geany

4数据结构和模块说明

4.1主函数

图3-1 主函数流程图

4.2写者线程函数

图3-2写者线程函数流程图4.3读者线程函数

图3-3 读者线程函数流程图

5源程序

/*

reader-writer Problem

auther : zhengfei rj0315

Modole:

Shared data

semaphore mutex, wrt;

Initially

mutex = 1, wrt = 1, readcount = 0

writer process:

begin

do {

wait(wrt);

writing;

signal(wrt);

}while(1);

end

Reader process:

begin

do {

wait(mutex);

readcount++;

if (readcount == 1)

wait(rt);

signal(mutex);

reading;

wait(mutex);

readcount--;

if (readcount == 0)

signal(wrt);

signal(mutex);

}while(1);

end

*

*

*/

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define readerNum 5

#define writerNum 7

#define BUFFERSIZE 20

using namespace std;

int writeRoom[writerNum];//to store which buffer every writer are writing int readRoom[readerNum];//to store which buffer every reader are reading int buffer[BUFFERSIZE];//the buffer

string bufferOwn[BUFFERSIZE];//who use the buffer int readcount=0;

int readp=0;

int writerp=0;

int content_id=0;//the content id of the buffer

sem_t mutex;

sem_t wrt;

time_t now;

ofstream fout("out.txt");

string int2str(int n){

char temp[8];

sprintf(temp,"%d",n);

return (string)temp;

}

void showbuffer(){

int width=4;

for(int i=0;i

bufferOwn[i]="";

fout<

cout<

}

fout<

cout<

for(int i=0;i

if(readRoom[i]!=-1)

bufferOwn[readRoom[i]]+="r"+int2str(i);

}

for(int i=0;i

if(writeRoom[i]!=-1)

bufferOwn[writeRoom[i]]+="w"+int2str(i);

}

for(int i=0;i

fout<

cout<

}

fout<

cout<

}

string gettime(){

time(&now);

string t=ctime(&now);

return t;

}

void writing(int n){

writeRoom[n]=rand()%BUFFERSIZE;//set the write place randomly

writerp=writeRoom[n];//the current write place

buffer[writerp]=content_id++;//the writing content ,the content is recognise by a series of id which will increase as 1,2,3,4...

fout<<"\nwriter "<

cout<<"\nwriter "<

showbuffer();

sleep(rand()%2+1);

fout<<"\nwriter "<

cout<<"\nwriter "<

writeRoom[n]=-1;

showbuffer();

}

void reading(int n){

sem_wait (&mutex);

readRoom[n]=rand()%BUFFERSIZE;

fout<<"\nreader "<

cout<<"\nreader "<

showbuffer();

sem_post(&mutex);

sleep(rand()%2+1);

sem_wait (&mutex);

fout<<"\nreader "<

cout<<"\nreader "<

fout<<"\nthere is "<

cout<<"\nthere is "<

readRoom[n]=-1;

showbuffer();

sem_post(&mutex);

}

void *writer_thread(void * wid){

while(1){

/*wait(wrt);*/

sem_wait(&wrt);

/*writing;*/

writing((int)wid);

/*signal(wrt);*/

sem_post(&wrt);

/*sleep a while and then write again*/

sleep(rand()%5+1);

}

}

void *reader_thread(void *rid){

while(1){

/*wait(mutex);*/

sem_wait(&mutex);

readcount++;

if (readcount == 1)

/*wait(wrt);*/

sem_wait(&wrt);

/* signal(mutex);*/

sem_post(&mutex);

/*add emptybottle to buffer;*/

reading((int)rid);

/*wait(mutex);*/

sem_wait(&mutex);

readcount--;

if (readcount == 0)

/*signal(wrt);*/

sem_post(&wrt);

/*signal(mutex); */

sem_post(&mutex);

/*sleep a while and then read again*/

sleep(rand()%5+1);

}

}

int main(int argc,char *argv[]){

/* init */

pthread_t reader[readerNum],writer[writerNum] ;

sem_init(&wrt,0,1);

sem_init(&mutex,0,1);

for(int i=0;i

buffer[i]=-1;

bufferOwn[i]="";

}

for(int i=0;i

readRoom[i]=-1;

}

for(int i=0;i

writeRoom[i]=-1;

}

/*create threads*/

for(int i=0;i

pthread_create(&reader[i], NULL, reader_thread, (void *)i);

}

for(int i=0;i

pthread_create(&writer[i], NULL, writer_thread, (void *)i);

}

sleep(40);

fout.close();

exit(0);

return 0;

}

6运行结果与运行情况

在本程序的实现过程中，使用了vim编辑器。运行截图如下：

图4-1 使用编辑器编辑

图4-2 使用编辑器编辑

图4-3 程序执行结果

由于执行结果很长，不好截图表示，故列出如下：

reader 0 start to read buffer3 on Tue Jun 23 00:34:52 2009

-1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1

r0

reader 1 start to read buffer17 on Tue Jun 23 00:34:52 2009

-1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1

r0

r1

reader 2 start to read buffer13 on Tue Jun 23 00:34:52 2009

-1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1

java实现读者写者问题(写着优先)

实验一实验报告 学号：20092128 姓名：徐卓远 实验序号：1 实验名称：用信号量来实现读者-写者问题 实验目的：理解进程同步与互斥的概念，掌握用信号量来实现进程的同步与互斥。 实验设计及实现: 为了实现读者和写者的读写过程,将每个读者和每个写者作为了一个单独的线程,所以设置了两个类,一个是读者类Reader,一个是写者类Writer.以读者类为例: 一个读者的动作过程为由睡眠->等待->开始读->结束读->睡眠的一个循环过程,而一个写者的动作过程也为此. 读者调用方法napping()进行等待,调用startRead()方法开始读,最后在调用endReading()方法结束读入,释放运行空间.写者同读者. 但是为了实现读者写者之间的写-写互斥,读-写互斥,读-读允许,需要另外一个类Database,类中分别用关于读者的方法和写者的方法来控制读写之间的这种关系. 首先要实现睡眠的方法napping(),读者和写者在睡眠过程都应该是一样的,只是他们睡眠的时间不同,所以只需写出一个方法: public static void napping() {

int sleepTime = (int) (NAP_TIME * Math.random()); try { Thread.sleep(sleepTime * 1000); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } 在方法中,控制线程休眠随机的时间,由于每个读者或写者都是一个线程,而每个读者或写者他们工作休眠的时间都不一定相同,他们请求工作的时间也不一定相同,所以取了随机时间其次设置了读者的两个方法,开始读和结束读,由于这只是个模拟读写问题,所以只需要知道结果就行,就不用显示出他是怎么读的. 在开始读中,当有写者在写时,读者需要等待wait(),在没有人在工作时,如果有写者和读者同时请求,那么就让写者先进,这是写者优先.所以这就归纳于一种情况, 当读者布尔变量dbReading为FALSE时,如果有需要工作的写者,那么读者就等待. 当读者请求读入后,计数有多少读者需要工作的变量readerCount +1,如果这是第一个进入工作的读者就需要将显示是否有读者在工作的读者布尔变量变为TRUE. public synchronized int startRead() { if (dbReading == false) {

读者写者课程设计

目录 第一章课程设计目的和要求?错误!未定义书签。 1.1 课程设计目的?错误!未定义书签。 1.2 课程设计要求 0 第二章课程设计任务内容?错误!未定义书签。 2.1课程设计任务......................................... 错误!未定义书签。 ２.2课程设计内容?1 第三章详细设计说明?错误!未定义书签。 3.1问题描述?错误!未定义书签。 3．2模块设计?错误!未定义书签。 3．3程序流程图?错误!未定义书签。 3.4算法与数据结构....................................... 错误!未定义书签。 ３.４.1数据结构..................................... 错误!未定义书签。 3.４．2算法描述..................................... 错误!未定义书签。 3．４.３算法流程图 (5) 第四章软件使用说明.......................................... 错误!未定义书签。 4．1系统开发与运行环境?错误!未定义书签。 ４.2系统的运行说明?错误!未定义书签。 4.3 运行结果 (9) 第五章课程设计心得体会...................................... 错误!未定义书签。附录1：参考文献?错误!未定义书签。 附录２:程序清单.............................................. 错误!未定义书签。

第一章课程设计目的和要求 1．１课程设计目的 操作系统是计算机系统的核心和灵魂，是计算机系统必不可少的组成部分，也是计算机专业教学的重要内容。该课程概念众多、内容抽象、灵活性与综合性强，不但需要理解操作系统的概念和原理，还需要加强操作系统实验,上机进行编程实践,故进行此次课程设计,使我们更好地掌握操作系统的精髓，真正做到深刻理解和融会贯通。 操作系统课程设计是本课程重要的实践教学环节。课程设计的目的，一方面使学生更透彻地理解操作系统的基本概念和原理，使之由抽象到具体;另一方面,通过课程设计加强学生的实验手段与实践技能，培养学生独立分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神。此次课程设计给学生更多自行设计、自主实验的机会，充分放手让学生真正培养学生的实践动手能力,全面提高学生的综合素质。 本次课程设计的题目为读者写者同步问题的实现，在熟练掌握进程同步原理的基础上,利用Ｃ程序设计语言在wｉnｄoｗｓ操作系统下模拟实现读者写者同步问题的功能,一方面加深对原理的理解，另一方面提高根据已有原理通过编程解决实际问题的能力，为进行系统软件开发和针对实际问题提出高效的软件解决方案打下基础。 1.２课程设计要求 在深入理解操作系统基本原理的基础上，对于选定的题目以小组为单位，先确定设计方案,设计系统的数据结构和程序结构，设计每个模块的处理流程。要求设计合理,编程序实现系统,要求实现可视化的运行界面，界面应清楚地反映出系统的运行结果,确定测试方案，对系统进程测试,运行系统并要通过验收,讲解运行结果,说明系统的特色和创新之处，并提交课程设计报告。

请用PV操作解决读者和写者问题

请用PV操作解决读者和写者问题。有两组并发进程：读者和写者，共享一个文件，要求：（1）允许多个读者同时执行读操作（2）在任意写者在完成写操作之前，不允许其他任意的读者和写者工作 3写者预工作，但在它之前已有读者在执行读操作，那么，待现有读者完成读操作后在执行写操作，新的读者和写者均被拒绝。Samapher matex=1/*对文件互斥*/ S1=1/*对Readcount互斥*/ Readcount=0读者记数器。 Reader: Writer: P(S1); P(mutex); Readcount++; Write a file; V(S1); V(mutex); Read a file; P(S1); Readcount--; If(Readcount==0) V(mutex); V(S1); 设由n个缓冲区组成缓冲池，每个缓冲区可以存放一个消息，有两类进程：x个生产者和y 个消费者，且只要缓冲池未满，生产者便可以将消息送入缓冲池，而只要缓冲池未空，消费者就可以取走一个消息。各个进程对缓冲池进行互斥访问，用信号量实现协调过程。要求写出使用的信号量、初值及其作用，并写出生产者进程和消费者进程的处理流程（10分）

某寺庙共有老和尚和小和尚若干人，庙外有一口井，只能容一人打水，庙内有6只水桶和一口缸，缸内最多能装30桶水，每只桶每次只能由一人使用，缸每次只能由一人使用。小和尚负责从庙外的井里打水，老和尚使用缸里的水，老和尚取水的单位是桶。请利用信号量和P、V操作描述老和尚和小和尚的活动。semaphore empty=30; // 表示缸中目前还能装多少桶水，初始时能装30桶水 semaphore full=0; // 表示缸中有多少桶水，初始时缸中没有水 semaphore buckets=6; // 表示有多少只空桶可用，初始时有6只桶可用 semaphore mutex_well=1; // 用于实现对井的互斥操作 semaphore mutex_bigjar=1; // 用于实现对缸的互斥操作 semaphore mutex_buchet=1; // 用于实现对桶的互斥操作，防止多人同时拿同一只桶yongermonk(){ while(1){P(empty); P(buckets); P(mutex_bucket); get a bucket; V(mutex_bucket); go to the well; P(mutex_well); get water; V(mutex_well); go to the temple; P(mutex_bigjar); pure the water into the big jar; V(mutex_bigjar); V(buckets); V(full);}} oldmonk(){ while(1){P(full); P(buckets); P(mutex_bucket); get a bucket; V(mutex_bucket); P(mutex_bigjar); get water; V(mutex_bigjar); V(buckets); V(empty); } }

实验二 读者写者问题实验报告..

实验二读者写者问题实验报告 一、实验目的 Windows2000/XP提供了互斥量(mutex)、信号量(semapore)、事件(event)等三种同步对象和相应的系统调用，用于线程的互斥与同步。通过对读者写者问题的调试，了解Windows2000/XP中的同步机制。 二、实验内容及实验步骤 利用Windows2000/XP信号量机制，实现读者写者问题。 在Windows 2000环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n个线程。用这n个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件（后面有介绍）的要求进行读写操作。用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。 读者-写者问题的读写操作限制（包括读者优先和写者优先）： 写-写互斥，即不能有两个写者同时进行写操作。 读-写互斥，即不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。 读-读允许，即可以有一个或多个读者在读。 读者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。 写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态才能开始读操作。 运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写操作申请、开始读写操作和结果读写操作时分别显示一行提示信息，以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。 三、实验结果及分析 图2.1 选择界面 第一字段为一个正整数，表示线程序号。第二字段表示相应线程角色，R 表示读者是，W 表示写者。第三字段为一个正数，表示读写操作的开始时间。线程创建

后，延时相应时间（单位为秒）后发出对共享资源的读写申请。第四字段为一个正数，表示读写操作的持续时间。当线程读写申请成功后，开始对共享资源的读写操作，该操作持续相应时间后结束，并释放共享资源。下面是一个测试数据文件的例子： 1 R 3 5 2 W 4 5 3 R 5 2 4 R 6 5 5 W 5.1 3 测试结果如下： 图2.2 读者优先运行结果

读者写者问题课程设计说明书

-- 数学与计算机学院 课程设计说明书 课程名称: 操作系统原理-课程设计课程代码： 题目：读者写者问题 年级／专业/班: 学生姓名: 学号: 开始时间：20１1 年12月05日完成时间:20１1 年12月25 日课程设计成绩： 学习态度及平时成绩(30) 技术水平与实际 能力(20） 创新（5）说明书撰写质量(45） 总分 (100） 指导教师签名：年月日

目录 1 引言?错误!未定义书签。 1．1问题的提出?错误!未定义书签。 1.2任务于分析?错误!未定义书签。 ２程序的主要功能?错误!未定义书签。 2.1测试文本录入功能.................................... 错误!未定义书签。 2.2读者优先判断功能.................................... 错误!未定义书签。2．3写者优先判断功能.................................. 错误!未定义书签。 3 程序运行平台........................................... 错误!未定义书签。 4 总体设计............................................... 错误!未定义书签。5模块分析 ............................................... 错误!未定义书签。 5.1测试文本录入模块.................................... 错误!未定义书签。 5.2读者优先判断模块.................................... 错误!未定义书签。 5.3写者优先判断模块.................................... 错误!未定义书签。６系统测试............................................. 错误!未定义书签。 7 结论................................................................. ８致谢.................................................. 错误!未定义书签。参考文献 (10)

操作系统OS报告读者与写者问题(进程同步问题)

目录 一、课程设计目的及要求 (1) 二、相关知识 (1) 三、题目分析 (2) 四、概要设计 (4) 五、代码及流程 (5) 六、运行结果 (11) 七、设计心得 (12) 八、参考文献 (12)

一、课程设计目的及要求 读者与写者问题（进程同步问题） 用n 个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件的要求，进行读写操作。请用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。 读者-写者问题的读写操作限制： 1）写-写互斥； 2）读-写互斥； 3）读-读允许； 写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。 二、相关知识 Windows API： 在本实验中涉及的API 有： 1线程控制： CreateThread 完成线程创建，在调用进程的地址空间上创建一个线程，以执行指定的函数；它的返回值为所创建线程的句柄。 HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // SD DWORD dwStackSize, // initial stack size LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, // thread function LPVOID lpParameter, // thread argument DWORD dwCreationFlags, // creation option LPDWORD lpThreadId // thread identifier ); 2 ExitThread 用于结束当前线程。 VOID ExitThread( DWORD dwExitCode // exit code for this thread ); 3Sleep 可在指定的时间内挂起当前线程。 VOID Sleep( DWORD dwMilliseconds // sleep time ); 4信号量控制： WaitForSingleObject可在指定的时间内等待指定对象为可用状态； DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hHandle, // handle to object DWORD dwMilliseconds // time-out interval );

操作系统课程设计(采用读写平等策略的读者写者问题)完整版--内含代码

淮北师范大学 课程设计 采用读写平等策略的读者写者问题 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 日期：

目录 第1部分课设简介 (3) 1.1 课程设计题目 (3) 1.2 课程设计目的.................. 错误!未定义书签。 1.3 课程设计内容 (3) 1.4 课程设计要求 (4) 1.5 时间安排 (4) 第2部分实验原理分析 (4) 2.1问题描述 (4) 2.2算法思想 (5) 2.3主要功能模块流程图 (5) 第3部分主要的功能模块 (6) 3.1数据结构 (6) 3.2测试用例及运行结果 (7) 第4部分源代码 (7) 第5部分总结及参考文献 (22) 5.1 总结 (22) 5.2 参考文献 (23)

第1部分课设简介 1.1 课程设计题目 采用读写平等策略的读者写者问题 1.2课程设计目的 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起来，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语言进行课程设计的能力。 1.3课程设计内容 用高级语言编写和调试一个采用“读写平等”策略的“读者-- 写者”问题的模拟程序。 1.4课程设计要求 1）读者与写者至少包括ID、进入内存时间、读写时间三项内容，可在界面上进行输入。

2) 读者与写者均有两个以上，可在程序运行期间进行动态增加 读者与写者。 3)可读取样例数据（要求存放在外部文件中），进行读者/写者、 进入内存时间、读写时间的初始化。 4) 要求将运行过程用可视化界面动态显示，可随时暂停，查看 阅览室中读者/写者数目、读者等待队列、读写时间、等待时间。 5) 读写策略：读写互斥、写写互斥、读写平等（严格按照读 者与写者到达的顺序进入阅览室，有写着到达，则阻塞后续到 达的读者；有读者到达，则阻塞后续到达的写者）。 1.5时间安排 1）分析设计贮备阶段（1 天） 2）编程调试阶段（7 天） 3）写课程设计报告、考核（2 天） 第2部分实验原理分析2.1问题描述 有一个被许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件，或者主存的一块空间，甚至可以是一组处理器寄存器。有一些只读取这个数据区的进程reader和一些只往数据区中写数据的进程writer 以下假设共享数据区是文件。这些读者和写者对数据区的操作必须满

操作系统课设： 实现读者写者(Reader-Writer Problem)问题

学 号： 课 程 设 计 2014——2015学年 第1学期 课程名称 操作系统 学 院 计算机科学与技术学院 专 业 软件工程 班 级 姓 名 指导教师

1《操作系统原理》课程设计指导书 课程编号： 课程名称：操作系统/Operating System 周数/学分：1周/1学分 先修课程：高级语言程序设计、汇编语言、数据结构、计算机组成原理 适用专业：计算机科学与技术、软件工程 开课学院、系或教研室：计算机科学与技术学院 一、课程设计的目的 通过对操作系统内核实现代码的阅读、修改、设计，理解和掌握复杂的操作系统的工作原理。 二、课程设计的内容和要求 １．系统调用 学习在Linux中产生一个系统调用以及怎样通过往Linux内核中增加一个新函数从而在该内核空间中实现对用户空间的读写。这个函数的功能是返回当前的系统时间。 实验条件要求：每人一台Linux主机且有超级用户权限。 ２．内核定时器 通过研究内核的时间管理算法学习内核源代码。然后应用这些知识并且使用“信号”建立一种用户空间机制来测量一个多线程程序的执行时间。 实验条件要求：每人一台Linux主机且有超级用户权限。 ３．实现生产者消费者（Bounded – Buffer Problem）问题 通过研究Linux的线程机制和信号量实现生产者消费者（Bounded Buffer）问题的并发控制。 实验条件要求：每人一台与Linux主机联网的Windows主机，普通用户权限。 ４．实现读者写者(Reader-Writer Problem)问题 通过研究Linux的线程机制和信号量实现读者写者(Reader-Writer)问题并

操作系统读者写者实验报告

《操作系统》上机实验报告 实验项目读者写者 学院（部）信息学院 专业计算机科学与技术班级 学生姓名 学号

读者写者问题 一．实验目的： 1.熟悉读者优先和写者优先的过程。 2.更好地理解进程同步的概念及其实现方法。 二．实验要求： 分别实现读者优先和写者优先。 “读－写”互斥，即不能同时有一个读者在读，同时去有一个写者在写； “写－写”互斥，即不能有两个写者同时进行写操作； “读－读”允许，即可以有两个以上的读者同时进行读操作。 三．实验内容： 读者优先： 如果没有写者正在操作，则读者不需要等待，用一个整型变量readcount 记录当前的读者数目，用于确定是否释放写者线程，（当readcout=0 时，说明所有的读者都已经读完，释放一个写者线程），每个读者开始读之前都要修改readcount,为了互斥的实现对readcount 的修改，需要一个互斥对象Mutex来实现互斥。 另外，为了实现写-写互斥，需要一个临界区对象write,当写者发出写的请求时，必须先得到临界区对象的所有权。通过这种方法，可以实现读写互斥，当readcount=1 时，（即第一个读者的到来时，），读者线程也必须申请临界区对象的所有权. 当读者拥有临界区的所有权，写者都阻塞在临界区对象write上。当写者拥有临界区对象所有权时，第一个判断完readcount==1 后，其余的读者由于等待对readcount的判断，阻塞在Mutex上！ 写者优先： 写者优先和读者优先有相同之处，不同的地方在：一旦有一个写者到来时，应该尽快让写者进行写，如果有一个写者在等待，则新到的读者操作不能读操作，为此添加一个整型变量writecount,记录写者的数目，当writecount=0时才可以释放读者进行读操作！为了实现对全局变量writecount的互斥访问，设置了一个互斥对象Mutex3。 为了实现写者优先，设置一个临界区对象read,当有写者在写或等待时，读者必须阻塞在临界区对象read上。 读者除了要一个全局变量readcount实现操作上的互斥外，还需要一个互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥，这两个互斥对象分别为mutex1和mutex2。

操作系统课程设计--读者-写者问题

操作系统课程设计报告 一、操作系统课程设计任务书 读者- 写者问题实现 1设计目的通过实现经典的读者写者问题，巩固对线程及其同步机制的学习效果，加深对相关基本概念的理解，并学习如何将基本原理和实际设计有机的结合。 2设计要求 在Windows 2000/XP 环境下，使用多线程和信号量机制实现经典的读者写者问题，每个线程代表一个读者或一个写者。每个线程按相应测试数据文件的要求，进行读写操作。请用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者- 写者问题。 读者-写者问题的读写操作限制： (1)写-写互斥，即不能有两个写者同时进行写操作 (2)读-写互斥，即不能同时有一个读者在读，同时却有一个写者在写 (3)读-读允许，即可以有二个以上的读者同时读读者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。 写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。 运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写操作申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息，以确信所有处理都遵守相应的读写操作限制。 3测试数据文件格式 测试数据文件包括n 行测试数据，分别描述创建的n 个线程是读者还是写者，以及读写操作的开始时间和持续时间。每行测试数据包括四个字段，各字段间用空格分隔。第一字段为一个正整数，表示线程序号。第二字段表示相应线程角色，R 表示读者是，W 表示写者。第三字段为一个正数，表示读写操作的开始时间。线程创建后，延时相应时间(单位为秒)后发出对共享资源的读写申请。第四字段为一个正数，表示读写操作的持续时

操作系统课程设计报告——读者写者问题

操作系统课程设计 课题：读者写者问题 姓名：赫前进 班级：1020552 学号102055211 指导教师：叶瑶 提交时间：2012/12/30

（一）实验目的 1.进一步理解“临界资源”的概念； 2.把握在多个进程并发执行过程中对临界资源访问时的必要约束条件； 3.理解操作系统原理中“互斥”和“同步”的涵义。 （二）实验内容 利用程序设计语言编程，模拟并发执行进程的同步与互斥（要求：进程数目不少于3 个）。 （三）、程序分析 读者写者问题的定义如下：有一个许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件或者主存的一块空间；有一些只读取这个数据区的进程（Reader）和一些只往数据区写数据的进程(Writer)，此外还需要满足以下条件： （1）任意多个读进程可以同时读这个文件； （2）一次只有一个写进程可以往文件中写； （3）如果一个写进程正在进行操作，禁止任何读进程度文件。 实验要求用信号量来实现读者写者问题的调度算法。实验提供了signal类，该类通过P( )、V( )两个方法实现了P、V原语的功能。实验的任务是修改Creat_Writer()添加写者进程，Creat_Reader()创建读者进程。Reader_goon()读者进程运行函数。读优先：要求指一个读者试图进行读操作时，如果这时正有其他读者在进行操作，他可直接开始读操作，而不需要等待。 读者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。 写优先：一个读者试图进行读操作时，如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作，他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。 写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。 在Windows 7 环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n 个线程。用这n 个线程来表示n 个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件（格式见下）的要求进行读写操作。用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者/写者问题。

操作系统课程设计-读者写者问题

操作系统课程设计报告

一、开题报告 （一）该项课程设计的意义； 1.更加深入的了解读者写者问题的算法； 2.加深对线程，进程的理解； 3.加深对“线程同步”概念的理解，理解并应用“信号量机制”； 4.熟悉计算机对处理机的管理，了解临界资源的访问方式； 5.了解C++中线程的实现方式，研读API。 （二）课程设计的任务 多进程/线程编程：读者-写者问题。 ●设置两类进程/线程，一类为读者，一类为写者； ●随机启动读者或写者； ●显示读者或写者执行状态； ●随着进程/线程的执行，更新显示； （三）相关原理及算法描述； 整体概况： 该程序从大体上来分只有两个模块,即“读者优先”和“写者优先”模块. 读者优先： 如果没有写者正在操作，则读者不需要等待，用一个整型变量readcount记录读者数目，用于确定是否释放读者线程，readcount的初值为0.当线程开始调入时. 每个读者准备读. 等待互斥信号,保证对readcount 的访问,修改互斥.即readcount++. 而当读者线程进行读操作时,则读者数目减少(readcount--).当readcout=0 时，说明所 有的读者都已经读完，离开临界区唤醒写者(LeaveCriticalSection(&RP_Write);), 释 放互斥信号(ReleaseMutex(h_Mutex)). 还需要一个互斥对象mutex来实现对全局变量Read_count修改时的互斥. 另外，为了实现写-写互斥，需要增加一个临界区对象Write。当写者发出写请求时， 必须申请临界区对象的所有权。通过这种方法，可以实现读-写互斥，当 Read_count=1时（即第一个读者到来时），读者线程也必须申请临界区对象的所有 权 写者优先： 写者优先与读者不同之处在于一旦一个写者到来，它应该尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。为此应当填加 一个整形变量write_count，用于记录正在等待的写者的数目，write_count的初值 为0.当线程开始调入时.只允许一个写者准备读. 等待互斥信号,保证对write_count 的访问,修改互斥.即write_count++.而当写者线程进行读操作时,则相应写者数目减 少(write_count--).当write_count=0 时，说明所有的读者都已经读完，离开临界区唤 醒读者,释放互斥信号. 为了实现写者优先，应当填加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。

读者写者问题写者优先代码

读者写者问题-写者优先代码 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> int rcount=0;//正在读的读者数量 int wcount=0;//写者队列中等待写操作的写者数量 int rid=0;//读进程号 int wid=0;//写进程号 int w=1;//读写互斥信号量 char temp[300] = {'\0'}; int sign; //标识temp空的信号量0表示temp空 void WFwakeup(); void RFwakeup(); struct rqueue{//读者等待队列 int readers[200]; int index; }rq; struct wqueue{//写者等待队列 int writers[200]; int index; }wq; void read(){ int i = 0; rid++; if(rcount == 0){//当前没有读进程在读可能有写进程在写可能CPU空闲if(w==1) {//如果CPU空闲，读者拿到CPU w--;// 相当于一个P操作 rcount++; if(temp[0] == '\0'){ sign = 0; rq.readers[rq.index++]=rid;//将读者进程加入等待队列 WFwakeup(); return; }//if printf("读者%d正在读\n",rid);

for(i = 0;i < 300;i++){//读取temp内容即写者写的内容 if(temp[i] == '\0'){ printf("\n"); return; }//if printf("%c",temp[i]); }//for }//if else{//写者线程正在执行 printf("有写者在写不能读！\n"); rq.readers[rq.index++]=rid;//将读者进程加入等待队列 }//else }//if else{//rcount !=1 则知道当前已经有读者在读，读读不互斥，则这个读者可以直接进来了读 printf("读者%d正在读\n",rid); for(i = 0;i < 300;i++){ if(temp[i] == '\0'){ printf("\n"); return; } printf("%c",temp[i]); }//for }//else } //***************************写进程写操作 void write(){ wid++; if(w == 0){ if(rcount != 0 ){//有读者进程在执行 printf("有读者在读不能写！\n"); wq.writers[wq.index++]=wid;//将写者进程加入等待队列 wcount++; return; } if(rcount == 0 ){//rcount == 0则当前无读者，但w = 0，所以有写者在写 printf("有写者在写不能写！\n"); wq.writers[wq.index++]=wid;//将写者进程加入等待队列 wcount++; return; } }

操作系统实验 读者写者问题

《计算机操作系统》实验报告 题目读者写者问题 学院（部）信息学院 专业计算机科学与技术 班级 学生姓名 学号 指导教师（签字）

一、问题描述 一个数据文件或者记录，可以被多个进程共享，我们把只要求读该文件的进程称为“Reader进程”，其他进程则称为“Writer进程”。允许多个进程同时读一个共享对象，因为读操作不会是数据文件混乱。但不允许一个Writer进程和其他Reader进程或者Writer进程同时访问共享对象，因为这种访问将会引起混乱。所谓“读者——写着问题（Reader—Writer Problem）”是指保证一个Writer进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题 二、解决问题 为实现Reader与Writer进程间在读或写是的互斥而设置了一个互斥的信号量Wmutex。另外，在设置一个整型变量Readcount表示正在读的进程数目。由于只要有一个Reader进程在读，便不允许Writer去写。因此，仅当Readercount=0时，表示尚无Reader进程在读时，Reader进程才需要进行Wait（wmutex）操作。若Wait（Wmutex）操作成功，Reader进程便可去读，相应地，做Readcount+1操作。同理，仅当Reader进程在执行了Readercount-1操作后其值为0时，才执行Signal（Wmutex）操作，以便让Writer进程写。又因为Readercount是一个可被多个Reader进程访问的临界资源，因此也应该为它设置一个互斥信号量rmutex。 三、代码实现 1、读者优先 #include #include using namespace std; CRITICAL_SECTION rmutex,wmutex; int wr; int readernum; DWORD WINAPI reader(LPVOID IpParamter){ cout<<"读者申请\n"; wr++; EnterCriticalSection(&rmutex); if(readernum==0) EnterCriticalSection(&wmutex); readernum++; cout<<"读者进入成功正在读取\n"; LeaveCriticalSection(&rmutex); Sleep(2000); EnterCriticalSection(&rmutex); readernum--; cout<<"读者退出\n"; wr--;

读者写者问题

一设计概述 所谓读者写者问题，是指保证一个writer进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题。 读者写者问题可以这样的描述，有一群写者和一群读者，写者在写同一本书，读者也在读这本书，多个读者可以同时读这本书，但是，只能有一个写者在写书，并且，读者必写者优先，也就是说，读者和写者同时提出请求时，读者优先。当读者提出请求时需要有一个互斥操作，另外，需要有一个信号量S来当前是否可操作。 信号量机制是支持多道程序的并发操作系统设计中解决资源共享时进程间的同步与互斥的重要机制，而读者写者问题则是这一机制的一个经典范例。 与记录型信号量解决读者—写者问题不同，信号量机制它增加了一个限制，即最多允许RN个读者同时读。为此，又引入了一个信号量L,并赋予初值为RN，通过执行wait（L,1,1）操作，来控制读者的数目，每当有一个读者进入时，就要执行wait（L,1,1）操作，使L的值减1。当有RN个读者进入读后，L便减为0，第RN+1 个读者要进入读时，必然会因wait（L,1,1）操作失败而堵塞。对利用信号量来解决读者—写者问题的描述如下： Var RN integer;L,mx:semaphore: =RN,1； Begin Parbegin Reader :begin Repeat Swait（L,1,1）; Swait（mx,1,0）; . Perform reader operation; Ssignal(L,1); Until false; End

Writer ：begin Repeat Swait(mx ,1,1,l,RN,0); Perform writer operation; Ssignal(mx,1); Until false; End Parend End 其中，Swait（mx,1,0）语句起着开关作用，只要无Writer进程进入些，mx=1，reader进程就都可以进入读。但是要一旦有Writer进程进入写时，其MX=0，则任何reader进程就都无法进入读。Swait(mx ,1,1,l,RN,0)语句表示仅当既无Write 进程在写（mx=1），又无reader进程在读（L=RN）时，writer进程才能进入临界区写。 本设计方案就是通过利用记录型信号量对读者写者问题的解决过程进行模拟演示，形象地阐述记录型信号量机制的工作原理。 二设计目的与内容 一实验目的 l. 用信号量来实现读者写者问题。 2. 理解和运用信号量、PV原语、进程间的同步互斥关系等基本知识。二、二实验内容 读者写者问题的定义如下：有一个许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件或者主存的一块空间；有一些只读取这个数据区的进程（Reader）和一些只往数据区写数据的进程(Writer)，此外还需要满足以下条件：（1）任意多个读进程可以同时读这个文件； （2）一次只有一个写进程可以往文件中写； （3）如果一个写进程正在进行操作，禁止任何读进程度文件。

北理工操作系统实验二读者写者问题

本科实验报告 实验名称：操作系统原理实验（读者写者问题） 课程名称：操作系统原理实验时间：2015.10.30 任课教师：王耀威实验地点：10#102 实验教师：苏京霞 实验类型： 原理验证□综合设计□自主创新 学生姓名：孙嘉明 学号/班级：1120121474/05611202 组号：学院：信息与电子学院同组搭档：专业：信息对抗技术成绩：

实验二：读者写者问题 一、实验目的 1.通过编写和调试程序以加深对进程、线程管理方案的理解； 2.熟悉Windows多线程程序设计方法； 二、实验要求 在Windows环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n个线程。用这n个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件（后面介绍）的要求进行读写操作。用信号量机制分别实现读者优先和写者优先问题。 读者-写者问题的读写操作限制（包括读者优先和写者优先） 1）写-写互斥：不能有两个写者同时进行写操作 2）读-写互斥：不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。 3）读-读允许：可以有一个或多个读者在读。 读者优先的附加限制：如果读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。 运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息，以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。 测试数据文件包括 n行测试数据，分别描述创建的n个线程是读者还是写者，以及读写操作的开始时间和持续时间。每行测试数据包括四个字段，每个字段间用空格分隔。第1个字段为正整数，表示线程的序号。第2个字段表示线程的角色，R表示读者，W表示写者。第3个字段为一个正数，表示读写开始时间：线程创建后，延迟相应时间（单位为秒）后发出对共享资源的读写申请。第4个字段为一个正数，表示读写操作的延迟时间。当线程读写申请成功后，开始对共享资源进行读写操作，该操作持续相应时间后结束，释放该资源。 下面是一个测试数据文件的例子(在记事本手工录入数据)： 1 R 3 5 2 W 4 5 3 R 5 2 4 R 6 5 5 W 5.1 3

操作系统课程设计读者写者问题

计算机与信息学院 操作系统课程设计报告一、开题报告 （一）该项课程设计的意义； 1.更加深入的了解读者写者问题的算法； 2.加深对线程，进程的理解； 3.加深对“线程同步”概念的理解，理解并应用“信号量机制”； 4.熟悉计算机对处理机的管理，了解临界资源的访问方式； 5.了解C++中线程的实现方式，研读API。 （二）课程设计的任务 多进程/线程编程：读者-写者问题。 ●设置两类进程/线程，一类为读者，一类为写者； ●随机启动读者或写者； ●显示读者或写者执行状态； ●随着进程/线程的执行，更新显示； （三）相关原理及算法描述； 整体概况： 该程序从大体上来分只有两个模块,即“读者优先”和“写者优先”模块. 读者优先： 如果没有写者正在操作，则读者不需要等待，用一个整型变量readcount记录读者数目，用于确定是否释放读者线程，readcount的初值为0.当线程开始调入时.每个读者准备读. 等待互斥信号,保证对readcount 的访问,修改互斥.即readcount++.而当读者线程进行读操作时,则读者数目减少(readcount--).当readcout=0 时，说明所有的读者都已经读完，离开临界区唤醒写者(LeaveCriticalSection(&RP_Write);), 释放互斥信号(ReleaseMutex(h_Mutex)). 还需要一个互斥对象mutex来实现对全局变量Read_count修改时的互斥. 另外，为了实现写-写互斥，需要增加一个临界区对象Write。当写者发出写请求时，必须申请临界区对象的所有权。 通过这种方法，可以实现读-写互斥，当Read_count=1时（即第一个读者到来时），读者线程也必须申请临界区对象的所有权 写者优先： 写者优先与读者不同之处在于一旦一个写者到来，它应该尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。为此应当填加一个整形变量write_count，用于记录正在等待的写者的数目，write_count的初值为0.当线程开始调入时.只允许一个写者准备读. 等待互斥信号,保证对write_count 的访问,修改互斥.即write_count++.而当写者线程进行读操作时,则相应写者数目减少(write_count--).当write_count=0 时，说明所有的读者都已经读完，离开临界区唤醒读者,释放互斥信号. 为了实现写者优先，应当填加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。

读者写者问题

操作系统实验报告 实验：读者-写者问题 姓名：张金志 学号：U201313788 班级：通信1306班

一、实验目的： 1、熟练使用VC++6.0编译环境，调试并正确运行程序。 2、理解阅读者和写入者中出现的问题，进而掌握信号量的使用。 3、理解源程序中管理阅读者和写入者权限的算法，及相关窗口操作。 4、阅读演示程序源代码，熟悉阅读者写入者问题流程； 5、写出ReaderThread()和WriterThread()函数伪码； 二、实验原理： 1、问题描述： 有一个公用的数据集，有很多人需要访问，其中一些需要阅读其中的信息，一些需要修改其中的消息。阅读者可以同时访问数据集，而写入者只能互斥的访问数据集，不能与任何的进程一起访问数据区。 2、源程序算法实现调度说明： 要求（书上）： (1)允许多个读者同时对文件进行读操作 (2)只允许一个写者对文件进行写操作 (3)任何写者完成操作前，不允许其他读者或者写者进行操作 (4)写者在进行写操作前，要让所有的读者或者写者全部退出 3、在本程序中用于表现的图形界面说明： 在程序编译运行后会出现中间一个大的圆圈表示公用的资源，上面一排五个矩形表示5个读者，下面的五个矩形表示五个写入者。每个读者和写入者都有3种状态，休息，等待和操作（读入或者写入）分别用黑颜色，绿颜色，红颜色表示休息，等待和操作。一旦操作者获得资源，可以进行读或者写，我们就划一条从操作者中心到资源中心的线，表示开始操作。

三、实验伪码 ReadThread（） { i=0 While(true) { Rreadstate[i]=waiting; P(mutex); Readercount++; i++; If(readcount==1) P(write); V(mutex); Resourcestate[i]=read; Resourcestate[i]=reading; P(mutex); Readcount--; If(readcount==0) v(writeblock); V(mutex) Readerstate[i]=resting; Readersource[i]=unused; } } WriteThread(){ Writerstate[i]=resting; While(1) { writerstate[i]=waiting; P(write); Writerstate[i]=writing; Resourcestate[i]=wirte; v(writeblock);