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上传时间: 2011-01-04
详细说明： 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 4 相关API函数 CreateThread()在调用进程的地址空间上创建一个线程 ExitThread()用于结束当前线程 Sleep()可在指定的时间内挂起当前线程 CreateMutex()创建一个互斥对象，返回对象句柄 OpenMutex()打开并返回一个已存在的互斥对象句柄，用于后续访问 ReleaseMutex()释放对互斥对象的占用，使之成为可用 WaitForSingleObject()可在指定的时间内等待指定对象为可用状态 InitializeCriticalSection()初始化临界区对象 EnterCriticalSection()等待指定临界区对象的所有权 LeaveCriticalSection()释放指定临界区对象的所有权 文件系统的设计 通过对文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现。文件系统的设计内容较多，可划分为：子目录管理、目录项结构、文件分配表（FAT）作用、创建文件、文件复制、文件头结构、程序加载方法、内存驻留（TSR）方法等，学生可相互配合，每人选做其中的某个部分。 （一）、子目录管理 1、目的：了解并掌握DOS创建和撤消子目录的方法及有关子目录操作的系统功能。 2、内容：用DOS功能调用39H和3AH来创建和撤消子目录，以及用3BH来改变当前目录。 (1) 创建指定子目录 (2) 撤消子目录 (3) 指定子目录为当前目录 （二）、目录项结构 1、目的：了解目录项中文件属性的含义及如何修改文件属性的方法。 2、内容：用DOS功能调用43H来获取并修改文件属性。 （三）、文件分配表（FAT）作用 1、目的：了解FAT作用，掌握通过FDT、FAT恢复被删除文件的方法，特别第二个FAT在恢复被删除文件中所起的作用。 2、内容：根据第二个FAT表，利用FDT的保留域快速恢复被删除文件。 （四）、创建文件 1、目的：了解如何在DOS下创建一个新文件以及由键盘上输入该文件内容的整个过程。 2、内容：由DOS功能调用建立一个文本文件，由键盘输入该文件内容。 （五）、文件复制 1、目的：掌握文件复制的一般方法及DOS文件管理功能调用的使用。 2、内容： （1） 读一个文本文件的内容，将该文件内容拷贝到另一个文件中。 （2） 读源文件内容送入内存缓冲区，将缓冲区内容写入目的文件上，从而完成文件的拷贝。 （六）、文件头结构 1、目的：进一步了解EXE文件特点，掌握EXE文件添加程序的方法。 2、内容：给任意一个EXE文件添加一段程序。 （七）、程序加载方法 1、目的：了解在当前程序中加载其他程序的一般方法;加深对EXEC功能调用的掌握；了解FCB的文件操作方式；了解内存管理功能调用。 2、内容：在当前程序中调用DOS的EXEC功能，加载执行其他应用程序。 （八）、内存驻留（TSR）方法 1、目的：掌握程序驻留内存的方法，了解如何用“热键”控制所需操作及对系统时钟的获取。 2、内容：在图形模式下的屏幕右上角“弹出”一个时钟窗口，显示出系统当前时钟的“时：分：秒”值；如果不想让时钟显示，则只要同时按下左SHIFT键和右SHIFT键，再按下ENTER健，则此时窗口被关闭；如果再想让时钟显示，只要再次同时按下左SHIFT键和右SHIFT键即可。 二、设计思路 将所有的读者和所有的写者分别放进两个等待队列中，当读允许时就让读者队列释放一个或多个读者，当写允许时，释放第一个写者操作。 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。 ...展开收缩
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