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。
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4个字段，各个字段间用空格分隔。
? 第一个字段为一个正整数，表示线程序号
? 第二个字段表示相应线程角色，R 表示读者，W 表示写者
? 第三个字段为一个正数，表示读/写操作的开始时间：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/写请求
? 第四个字段为一正数，表示读/写操作的持续时间：线程读写请求成功后，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
例如：
1 R 3 5
2 W 4 5
3 R 5 2
4 R 6 5
5 W 5.1 3
读者写者问题是操作系统中经典的互斥问题：一块数据被多个读者和写者的访问，需要考虑读写互斥、写写互斥（可以同时由多个读者读取）。具体的又可以分为读者优先和写者优先两类。
读者优先算法：
当新的读者到来的时候，若当前正有读者在进行读操作，则该读者无需等待前面的写操作完成，直接进行读操作。
设置两个互斥信号量：
rwmutex 用于写者与其他读者/写者互斥的访问共享数据
rmutex 用于读者互斥的访问读者计数器readcount
var rwmutex, rmutex ：semaphore := 1,1 ；
int readcount = 0;
cobegin
readeri begin // i=1,2,….
P(rmutex);
Readcount++;
If (readcount == 1) P(rwmutex);
V(rmutex);
读数据；
P(rmutex);
Readcount--;
If (readcount == 0) V(rwmutex);
V(rmutex);
End
Writerj begin // j = 1,2,….
P(rwmutex);
写更新；
V(rwmutex);
End
Coend
写者优先：
条件：
1）多个读者可以同时进行读
2）写者必须互斥（只允许一个写者写，也不能读者写者同时进行）
3）写者优先于读者（一旦有写者，则后续读者必须等待，唤醒时优先考虑写者）设置三个互斥信号量：
rwmutex 用于写者与其他读者/写者互斥的访问共享数据
rmutex 用于读者互斥的访问读者计数器readcount
nrmutex 用于写者等待已进入读者退出，所有读者退出前互斥写操作
var rwmutex, rmutex，nrmutex ：semaphore := 1，1，1 ；
int readcount = 0;
cobegin
readeri begin // i=1,2,….
P(rwmutex);
P(rmutex);
Readcount++;
If (readcount == 1) P(nrmutex); //有读者进入，互斥写操作
V(rmutex);
V(rwmutex); // 及时释放读写互斥信号量，允许其它读、写进程申请资源
读数据；
P(rmutex);
Readcount--;
If (readcount == 0) V(nrmutex); //所有读者退出，允许写更新
V(rmutex);
End
Writerj begin // j = 1,2,….
P(rwmutex); // 互斥后续其它读者、写者
P(nrmutex); //如有读者正在读，等待所有读者读完
写更新；
V(nrmutex); //允许后续新的第一个读者进入后互斥写操作
V(rwmutex); //允许后续新读者及其它写者
End
Coend
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*---------函数声明---------*/
void Creat_Writer(); //添加一个写者
void Del_Writer(); //删除一个写者
void Creat_Reader(); //添加一个读者
void Reader_goon(); //读者进程运行函数
void R_Wakeup(); //唤醒等待读者
void Del_Reader(); //删除一个读者
void Show(); //显示运行状态
/*=============== class signal ===============*/
class signal //信号量对象.
{
private:
int value;
int queue; //用int型数据模拟等待队列.
public:
signal();
signal(int n);
int P(); //检查临界资源
int V(); //释放临界资源
int Get_V alue();
int Get_Queue();
};
////////////////////////////////////////////////////////////////////
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
const int MaxThread=20;
struct ThreadInfo
{
int num;
char type;
double start;
double time;
}thread_info[MaxThread];
HANDLE hX;
HANDLE hWsem;
HANDLE thread[MaxThread];
int readcount;
double totaltime;
void WRITEUNIT(int iProcess)
{
printf("Thread %d begins to write.\n",iProcess);
Sleep((DWORD)(thread_info[iProcess-1].time*1000));
printf("End of thread %d for writing.\n",iProcess);
}
void READUNIT(int iProcess)
{
printf("Thread %d begins to read.\n",iProcess);
Sleep((DWORD)(thread_info[iProcess-1].time*1000));
printf("End of thread %d for reading.\n",iProcess);
}
DWORD WINAPI reader(LPVOID lpV oid)
{
int iProcess = *(int*)lpV oid;
Sleep((DWORD)(thread_info[iProcess-1].start*1000));
DWORD wait_for=WaitForSingleObject(hX,INFINITE);
printf("Thread %d requres reading.\n",iProcess);
readcount++;
if(readcount==1)WaitForSingleObject(hWsem,INFINITE);
ReleaseMutex(hX);
READUNIT(iProcess);
wait_for=WaitForSingleObject(hX,INFINITE);
readcount--;
if(readcount==0)
ReleaseSemaphore(hWsem,1,0);
ReleaseMutex(hX);
return iProcess;
}
DWORD WINAPI writer(LPVOID lpV oid)
{
int iProcess = *(int*)lpV oid;
Sleep((DWORD)(thread_info[iProcess-1].start*1000));
printf("Thread %d requres writing.\n",iProcess);
DWORD wait_for=WaitForSingleObject(hWsem,INFINITE);
WRITEUNIT(iProcess);
ReleaseSemaphore(hWsem,1,0);
return iProcess;
}
int main()
{
int threadNum;
int threadcount;
ifstream file;
hX=CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
hWsem=CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL);
//???????????????????
readcount=0;
threadcount=0;
totaltime=0;
file.open("thread.dat",ios::in);
if(file==0)
{
printf("File Open Error.\n");
return 0;
}
while(file>>threadNum)
{
thread_info[threadNum-1].num=threadNum;
file>>thread_info[threadNum-1].type;
file>>thread_info[threadNum-1].start;
file>>thread_info[threadNum-1].time;
totaltime+=thread_info[threadNum-1].time;
switch(thread_info[threadNum-1].type)
{
case 'W':
printf("Creating Thread %d for writing.\n",thread_info[threadNum-1].num);
thread[threadNum-1] = CreateThread(NULL, 0,writer, &thread_info[threadNum-1].num,0,0);
break;
case 'R':
printf("Creating Thread %d for reading.\n",thread_info[threadNum-1].num);
thread[threadNum-1] = CreateThread(NULL, 0,reader, &thread_info[threadNum-1].num,0,0);
break;
}
threadcount++;
}
file.close();
Sleep((DWORD)(totaltime*1000));
return 1;
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
semaphore fmutex = 1 , rdcntmutex = 1 ;
// fmutex --> access to file; rdcntmutex --> access to readcount
int readcount = 0 ;
void reader()
{
while ( 1 )
{
P(rdcntmutex);
if ( readcount==0)
P(fmutex);
readcount = readcount + 1 ;
V(rdcntmutex);
// Do read operation
P(rdcntmutex);
readcount = readcount - 1 ;
if ( readcount==0)
V(fmutex);
V(rdcntmutex);
}
}
void writer()
{
while ( 1 )
{
P(fmutex);
// Do write operation
V(fmutex);
}
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// semaphore fmutex = 1 , rdcntmutex = 1 , wtcntmutex = 1 , queue = 1 ; // fmutex --> access to file; rdcntmutex --> access to readcount
// wtcntmutex --> access to writecount
int readcount = 0 ,writecount = 0 ;
void reader()
{
while ( 1 )
{
P(queue);//申请队列信号
P(rdcntmutex);//修改readcount，互斥
if ( readcount==0)
P(fmutex);//access to file 互斥
readcount = readcount + 1 ;
V(rdcntmutex);//释放
V(queue);//释放
// Do read operation
P(rdcntmutex);
readcount = readcount - 1 ;
if ( readcount==0)
V(fmutex);
V(rdcntmutex);
}
}
void writer()
{
while ( 1 )
{
P(wtcntmutex);
if ( writecount==0)
P(queue);
writecount = writecount + 1 ;
V(wtcntmutex);
P(fmutex);
// Do write operation
V(fmutex);
P(wtcntmutex);
writecount = writecount - 1 ;
if ( writecount==0)
V(queue);
V(wtcntmutex);
}
}
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
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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 -
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 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。 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："< 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 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 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》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。 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："< 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。 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："< 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 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 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。 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 -- 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) 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 计算机操作系统课程设计 班级：计091-1 姓名： 学号： 使用语言：C++ 指导老师： 学院： 一、系统要求 1、实验目的 通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现。 2、实验内容 为linux系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点： （1）可以实现下列几条命令（至少4条）； login 用户登陆 dir 列文件目录 create 创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 read 读文件 write 写文件 （2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度； （3）源文件可以进行读写保护。 二、系统分析 1、设计思想 本文件为二级文件系统，即要实现对文件的增删改查，同时又具备登陆系统、注册用户的功能，各个用户之间的文件系统互不干扰。 本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。 系统采用结构体来存储用户、文件目录、文件数据内容： 0 48*5 48*5+44*50 48*5+44*50+264*200 每个分区都是由结构体组成，每个个去的结构体的个数由格式化系统是决定。 整个系统的编码构成主要分为： Allstruct.h 定义了每个分区的结构体； Mysys.h 声明了对系统操作的各种方法；Myuserfile.h 声明了对文件操作的各种方法； Mymain.cpp 整个系统的主函数，操作入口； Mysys.cpp 包含了mysys.h，实现了操作系统的各种方法；Myuserfile.cpp 包含了myuserfile.h，实现了操作文件的各种方法； 2、主要数据结构 Allstruct.h文件的内容： struct s_user //用户区结构体 { long isuse; //是否使用 char name[20]; //用户名 char psd[20]; //密码 long address; //目录地址 };读者写者课程设计
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实验二 读者写者问题实验报告..
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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
操作系统读者写者实验报告
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操作系统课程设计报告——读者写者问题
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操作系统课程设计--读者-写者问题
操作系统(一个小型操作系统的设计与实现)课程设计
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读者写者问题课程设计说明书
北理工操作系统实验二读者写者问题
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