操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報告-Windows線程同步機(jī)制

2012-2013學(xué)年第一學(xué)期計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報告計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報告專業(yè)：班級：學(xué)號：姓名：提交日期：Windows線程同步機(jī)制【開發(fā)語言及實(shí)現(xiàn)平臺或?qū)嶒?yàn)環(huán)境】C++/C#MicrosoftVisualStudio6.0/MicrosoftVisualStudio.NET【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1)了解Windows線程同步機(jī)制；(2)了解互斥體，并通過查閱資料理解互斥體對象的使用方法；(3)了解事件，并通過查閱資料理解事件對象的使用方法；(4)了解關(guān)鍵區(qū)，并通過查閱資料理解關(guān)鍵區(qū)對象的使用方法；(5)了解信號量，并通過查閱資料理解信號量對象的使用方法；(6)利用Windows線程同步機(jī)制，模擬生產(chǎn)者消費(fèi)者問題?！緦?shí)驗(yàn)要求】(1)逐程序進(jìn)行簡要分析、運(yùn)行各程序并仔細(xì)閱讀注釋；(2)查閱MSDN或其他資料，掌握相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用使用方法和參數(shù)含義；(3)完成實(shí)驗(yàn)報告?！緦?shí)驗(yàn)步驟】(1)閱讀和理解2-1(mutex).cpp文件中的程序，運(yùn)行2-1(mutex).cpp，認(rèn)真觀察結(jié)果。然后將兩個子函數(shù)中注釋掉的Sleep語句讓其可用，再屢次運(yùn)行，認(rèn)真觀察結(jié)果，不會出現(xiàn)銷售異常情況。比擬修改程序前后運(yùn)行結(jié)果發(fā)生的變化，并分析其原因。(2)2-2(event).cpp、2-3(critical_section).cpp的處理方式同(1)。(3)閱讀和理解2-4(Producer_Consumer).cpp文件中的程序，運(yùn)行2-4(Producer_Consumer).cpp，認(rèn)真觀察結(jié)果，先生產(chǎn)后消費(fèi)。然后將兩個子函數(shù)中注釋掉的while語句讓其可用，再屢次運(yùn)行，認(rèn)真觀察結(jié)果，生產(chǎn)者和消費(fèi)者保持同步。比擬修改程序前后運(yùn)行結(jié)果發(fā)生的變化，并分析其原因。(4)閱讀和理解2-4(Producer_Consumer)1.cpp文件中的程序，運(yùn)行2-4(Producer_Consumer)1.cpp，認(rèn)真觀察結(jié)果?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果與分析】1.〔1〕屢次運(yùn)行2-1(mutex).cpp后，其中之一的執(zhí)行結(jié)果如下列圖：〔2〕屢次運(yùn)行修改之后的2-1(mutex).cpp，其中之一的執(zhí)行結(jié)果如下列圖：分析：修改之前，在指定暫停的時間Sleep(1000)內(nèi)，thread1和thread2隨機(jī)售票，出現(xiàn)多種情況；將兩個子函數(shù)中注釋掉的Sleep〔1〕語句讓其可用后，thread1和thread2交替售票，即thread1在其暫停的時間Sleep(1)內(nèi)，thread2獲得了對共享對象hMutex的所有權(quán)，開始售票，同理當(dāng)thread2在其暫停的時間Sleep(1)內(nèi)，thread1獲得了對共享對象hMutex的所有權(quán)，開始售票，這樣thread1和thread2就實(shí)現(xiàn)了交替售票。2.〔1〕屢次運(yùn)行2-2(event).cpp后，其中之一的執(zhí)行結(jié)果如下列圖：〔2〕屢次運(yùn)行修改之后的2-2(event).cpp，其中之一的執(zhí)行結(jié)果如下列圖：3.〔1〕屢次運(yùn)行2-3(critical_section).cpp后，其中之一的執(zhí)行結(jié)果如下列圖：〔2〕屢次運(yùn)行修改之后的2-3(critical_section).cpp，其中之一的執(zhí)行結(jié)果如下列圖：分析：以上2-2(event).cpp、2-3(critical_section).cpp的分析與2-1(mutex).cpp相同。4.〔1〕運(yùn)行2-4(Producer_Consumer).cpp后，執(zhí)行結(jié)果如下列圖：〔2〕屢次運(yùn)行修改之后的2-4(Producer_Consumer).cpp，其中之一的執(zhí)行結(jié)果如下列圖：分析：修改之前，在指定暫停的時間Sleep(20)內(nèi)，Producer和Consumer只能執(zhí)行一次；將兩個子函數(shù)中注釋掉的while語句讓其可用后，Producer和Consumer在暫停的時間Sleep(20)內(nèi)，隨機(jī)循環(huán)獲得共享對象的所有權(quán)，進(jìn)行生產(chǎn)或者消費(fèi)。從而出現(xiàn)多種結(jié)果。5.運(yùn)行2-4(Producer_Consumer)1.cpp后，執(zhí)行結(jié)果如下列圖：【實(shí)驗(yàn)思考及總結(jié)】進(jìn)程同步包括進(jìn)程的互斥和進(jìn)程的同步兩個方面，是操作系統(tǒng)管理共享資源的一種手段。一、用PV操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥，只要用一個信號量與一組相關(guān)臨界區(qū)聯(lián)系起來，信號量的初值定義為“1”。每個進(jìn)程要進(jìn)入臨界區(qū)之前調(diào)用P操作，測試自己是否可以立即進(jìn)入臨界區(qū)；執(zhí)行完臨界區(qū)的程序段后，調(diào)用V操作表示自己退出臨界區(qū)。二、用PV操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步時應(yīng)定義一組信號量，其中每個信號量與一個消息對應(yīng)，根據(jù)各個消息量的物理含意確定初值。進(jìn)程通過調(diào)用P操作來測定自己需要的消息是否到達(dá)，通過調(diào)用V操作把其它進(jìn)程需要的消息發(fā)送出去。多線程設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：相對于單線程而言：可以響應(yīng)多任務(wù)的并發(fā)操作。多線程取消了主循環(huán)和輪流檢測機(jī)制，一個線程可以暫停而不阻止系統(tǒng)其他的局部的執(zhí)行，而且當(dāng)程序中一個線程阻塞時，只有那個被阻塞的線程暫停，所有其他的線程繼續(xù)執(zhí)行。相對于進(jìn)程而言：它所要求的開銷比擬小，轉(zhuǎn)換本錢較小。所有線程共享同一地址空間，相互協(xié)作。彼此之間通信很容易。缺點(diǎn)：等待共享資源的時候，運(yùn)行速度會慢下來。線程管理需要額外的CPU開銷。如果設(shè)計(jì)得不合理，程序會變得異常負(fù)責(zé)。會引發(fā)一些不正常的狀態(tài)，像饑餓(starving)，競爭(racin