操作系统吃水果问题

1/15长治学院课程设计报告课程名称：操作系统课程设计设计题目：进程同步模拟——吃水果问题系别：计算机系专业：计算机科学与技术组别：第8组学生姓名:###学号:123456123起止日期:2011年6月28日~2011年7月3日指导教师:￥￥￥2/15目录第一章具体设计任务和开发环境...........................................31.1任务称述......................................................................................31.2开发环境......................................................................................3第二章基本思路及所涉及的相关理论...................................32.1吃水果问题的转换.......................................................................32.2数据结构......................................................................................42.2.1吃水果问题的数据结构....................................................4第三章方案设计.......................................................................43.1主函数............................................................................................43.26个进程函数.............................................................................43.3Print函数.................................................................................53.4取水果操作..................................................................................5第四章具体配置及实现步骤；...............................................64.1儿子取水果实现..........................................................................64.2运行结果.....................................................................................115.1过程中出现的问题及相应解决办法........................................13第六章个人体会及建议.........................................................136.1个人体会....................................................................................136.1建议.............................................................................................14参考文献....................................................................................143/15第一章具体设计任务和开发环境1.1任务称述桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个水果。爸爸专门向盘子中放苹果，妈妈专门向盘子中放橘子，两个儿子专门等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。1.2开发环境（1）使用系统：ＷindowsXP（2）使用语言：C++（3）开发工具：VisualC++6.0第二章基本思路及所涉及的相关理论2.1吃水果问题的转换进程的操作，这些进程是互斥的，同时也存在一定的同步关系。通过编程实践时，实际是随机的调用人一个进程的操作，而这些进程的操作相当于程序中的函数调用。而计算机在执行时每一个时刻只能执行一个操作，这就默认了互斥。同步的模拟可以类似于函数调用时的前提关系即先决条件。这样进程同步模拟就完全可以通过函数的调用来实现。具体的每一个操作的对应的函数的关系：爸爸向盘子中放一个苹果：Father()妈妈向盘子中放一个橘子：Mother()儿子1从盘子取一个橘子：Son1()儿子2从盘子取一个橘子：Son2()女儿1从盘子取一个苹果：Daugther1()儿子1从盘子取一个苹果：Daugther2()4/152.2数据结构2.2.1吃水果问题的数据结构(1)用一个整型变量Plate_Size表示盘子，初始值为0，当放水果时Plate_Size加1，取水果时Plate_Size减1。变量Plate_Size的最大值为2，当为2时表示盘子已经满，此时若进行放水果操作，放水果将处于等待状态；为0时表示盘子为空，此时若进行取水果操作，取水果操作将处于等待状态。(2)整型变量orange和apple分别表示盘子中的橘子和苹果数目，初始都为0，Plate_Size=apple+orange。(3)用6个bool型的变量Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六个进程是否处于等待状态。处于等待时，变量值为true。(4)两个放水果进程进程同时处于等待状态时，若有取水果的操作将自动执行等待的放水果进程，执行按等待的先后顺序；两个取苹果或橘子进程同时候处于等待状态，若有放苹果或橘子的操作将自动执行等待的取进程，进行按等待的先后顺序。(5)用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用。第三章方案设计3.1主函数用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用，调用的次数可以自己输入，本程序共产生了10次随机的调用进程。3.26个进程函数爸爸向盘子中放一个苹果操作：Father()妈妈向盘子中放一个橘子操作：Mother()儿子1从盘子取一个橘子操作：Son1()儿子2从盘子取一个橘子操作：Son2()女儿1从盘子取一个橘子操作：Daugther1()女儿2从盘子取一个橘子操作：Daugther2()5/153.3Print函数用于输出盘子中苹果和橘子的个数，水果总个数及有哪些进程处于等待状态。3.4取水果操作儿子1或2取橘子的操作流程图：Son1或Son2操作：Plate_Size=2否否Daugther1或Daugher2处于等待状态是按等待先后顺序调用Daugther1或Daughter2操作是Father进程处于等待状态Father进程调用：orange+1Plate_Size+1,Print()函数调用返回6/15第四章具体配置及实现步骤；4.1儿子取水果实现程序代码如下：#includeiostream#includectime#includecstdlib#includecmathusingnamespacestd;intapple=0;intorange=0;boolFather_lag;boolMother_lag;boolSon1_lag;boolSon2_lag;intson_a;intDaughter_b;boolDaughter1_lag;boolDaughter2_lag;//3.2.1Print函数（打印盘子剩余水果及各进程等待状态）voidPrint(){cout现在盘子里有apple个苹果,orange个橘子,共有apple+orange个水果.endl;if(Father_lag==true)coutFather进程处于等待状态,;if(Mother_lag==true)coutMother进程处于等待状态,;if(Son1_lag==true)coutSon1进程处于等待状态,;if(Son2_lag==true)coutSon2进程处于等待状态,;if(Daughter1_lag==true)coutDaughter1进程处于等待状态,;if(Daughter2_lag==true)7/15coutDaughter2进程处于等待状态,;if(((Father_lag==false)&&(Mother_lag==false)&&(Son1_lag==false)&&(Son2_lag==false)&&(Daughter1_lag==false)&&(Daughter2_lag==false))!=true)coutendl;}//3.2.2各进程调用的函数voidFather()//Father进程{apple++;Print();}voidMother()//Mother进程{orange++;Print();}voidSon1()//Son1进程{orange--;Print();}voidSon2()//Son2进程{orange--;Print();}voidDaughter1()//Daughter1进程{apple--;Print();}voidDaughter2()//Daughter2进程{apple--;Print();}8/15//3.2.3主函数voidmain(){intk;inti;intPlate_Size;intMonFa_c;intSon_a;srand((unsigned)time(NULL));//srand()函数产生一个以当前时间开始的随机种子for(k=0;k10;k++){cout第k+1次操作:endl;i=rand()%2+2;//随进生成2或3Plate_Size=apple+orange;if(i==2){coutSon1调用.endl;if(orange==0){Son1_lag=true;//Son1处于等待Print();if(Son2_lag==false)Son_a=1;//用于判断Son1和Son2等待的先后性if(Plate_Size2){if(rand()%2==1)Father();else{Mother();}}}else{Son1();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){9/15if(MonFa_c==1)//Father和Mother同时处于等待，但Father先等待，因此先调用{Father_lag=false;cout处于等待的Father自动被调用endl;Father();Print();MonFa_c=2;}else//Father和Mother同时处于等待，但Mother先等待，因此先调用{Mother_lag=false;cout处于等待的Mother自动被调用endl;Mother();Print();MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true)//只有Father处于等待，调用{Father_lag=false;cout处于等待的Fat