計算機120111李敏吃水果

1、課程設(shè)計（論文） 題 目： 吃水果問題（進程同步） 院 （系）： 信息與控制技術(shù) 專業(yè)班級： 計算機2012 姓 名： 李敏 學(xué) 號： 201206060111 指導(dǎo)教師： 董麗麗 2015年 1 月 23日西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè)班級： 計算機1201班 學(xué)生姓名： 李敏 指導(dǎo)教師（簽名）： 董麗麗 一、課程設(shè)計（論文）題目吃水果問題（進程同步）：桌子上有一只盤子，最多可容納兩個水果，每次只能放入或者取出一個水果。爸爸專門向盤子中放蘋果，媽媽專門向盤子中放橘子，兩個兒子專門等待吃盤子中的橘子，兩個女兒專門等吃盤子中的蘋果。二、本次課程設(shè)計（論文）應(yīng)達到的目的操作系統(tǒng)

2、課程實踐性比較強。課程設(shè)計是加強學(xué)生實踐能力的一個強有力手段。課程設(shè)計要求學(xué)生在完成程序設(shè)計的同時能夠?qū)懗霰容^規(guī)范的設(shè)計報告。嚴格實施課程設(shè)計這一環(huán)節(jié)，對于學(xué)生基本程序設(shè)計素養(yǎng)的培養(yǎng)和軟件工作者工作作風(fēng)的訓(xùn)練，將起到顯著的促進作用。本題目要達到目的：了解信號量機制，了解并掌握進行同步和機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制。三、本次課程設(shè)計（論文）任務(wù)的主要內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求等） 這是進程同步問題的模擬，可以把向盤子放或取水果的每一個過程可以轉(zhuǎn)為一個進程的操作，這些進程是互斥的，同時也存在一定的同步關(guān)系。進行編程時，實際是隨機的調(diào)用一個進程的操作，

3、而這些進程的操作相當于程序中的函數(shù)調(diào)用。而計算機在執(zhí)行時每一個時刻只能執(zhí)行一個操作，這就默認了互斥。同步的模擬可以類似于函數(shù)調(diào)用時的前提關(guān)系即先決條件。這樣進程同步模擬就完全可以通過函數(shù)的調(diào)用來實現(xiàn)。具體的每一個操作的對應(yīng)的函數(shù)的關(guān)系：爸爸向盤子中放一個蘋果：Father()；媽媽向盤子中放一個橘子：Mother()；兒子1從盤子取一個橘子：Son1()；兒子2從盤子取一個橘子：Son2()；女兒1從盤子取一個蘋果：Daugther1()；女兒2從盤子取一個蘋果：Daugther2()。四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻： 操作系統(tǒng)經(jīng)典算法的編程實現(xiàn)資料非常豐富，可以在圖書館找書籍或在因特網(wǎng)上找資

4、料，都很容易找到，但是大部分代碼是不全的，不能直接運行，希望大家只是把它當參考，編碼還是自己做。 參考文獻：【1】湯小丹、梁紅兵、哲鳳屏、湯子瀛 編著.計算機操作系統(tǒng)（第三版）.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.5【2】史美林編.計算機操作系統(tǒng)教程.北京：清華大學(xué)出版社，1999.11【3】徐甲同編著.操作系統(tǒng)教程.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1996.8【4】Clifford，A.Shaffer編著.數(shù)決結(jié)構(gòu)與算法分析(C+版).北京：電子工業(yè)出版社，2005.7【5】蔣立翔編著.C+程序設(shè)計技能百練.北京：中國鐵道出版社，2004.1五、審核批準意見教研室主任（簽字） 設(shè)計總說明題

5、目內(nèi)容： 桌子上有一只盤子，最多可容納兩個水果，每次只能放入或者取出一個水果。爸爸專門向盤子中放蘋果，媽媽專門向盤子中放橘子，兩個兒子專門等待吃盤子中的橘子，兩個女兒專門等吃盤子中的蘋果。設(shè)計思路： 吃水果問題可以利用進程同步的轉(zhuǎn)換，以函數(shù)的方式來設(shè)計。實現(xiàn)方法： 通過函數(shù)的調(diào)用的方法來實現(xiàn)。設(shè)計結(jié)果： 得出盤子中的蘋果和橘子數(shù)功能模塊： 放水果：爸爸往盤子中放蘋果，媽媽往盤子中放橘子。取水果兩女兒在盤子中取蘋果，兩兒子在盤子中取橘子。 關(guān)鍵字：蘋果 橘子 C+目錄1.設(shè)計目的12.問題描述23.需求分析34.概要設(shè)計45.詳細設(shè)計66.調(diào)試分析127.使用說明148.設(shè)計總結(jié)159.參考文獻

6、1610.程序源代碼17操作系統(tǒng)課程設(shè)計 吃水果問題（進程同步）1.設(shè)計目的“操作系統(tǒng)”是計算機專業(yè)的核心專業(yè)課，“操作系統(tǒng)課程設(shè)計”是理解和鞏固操作系統(tǒng)基本理論、原理和方法的重要的實踐環(huán)節(jié)。 操作系統(tǒng)課程主要講述的內(nèi)容是多道操作系統(tǒng)的原理與技術(shù)，與其它計算機原理、編譯原理、匯編語言、計算機網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計等專業(yè)課程關(guān)系十分密切。本課程設(shè)計的目的綜合應(yīng)用學(xué)生所學(xué)知識，建立系統(tǒng)和完整的計算機系統(tǒng)概念，理解和鞏固操作系統(tǒng)基本理論、原理和方法，掌握操作系統(tǒng)基本理論與管理方式。在算法基礎(chǔ)上，解決實際的管理功能的問題，提高學(xué)生實際應(yīng)用、編程的能力。課程設(shè)計要求學(xué)生在完成程序設(shè)計的同時能夠撰寫比較規(guī)范的設(shè)計

7、報告。嚴格實施課程設(shè)計這一環(huán)節(jié)，對于學(xué)生基本程序設(shè)計素養(yǎng)的培養(yǎng)和軟件工作者工作作風(fēng)的訓(xùn)練，將起到顯著的促進作用。2. 問題描述桌子上有一只盤子，最多可容納兩個水果，每次只能放入或者取出一個水果。爸爸專門向盤子中放蘋果，媽媽專門向盤子中放橘子，兩個兒子專門等待吃盤子中的橘子，兩個女兒專門等吃盤子中的蘋果。3.需求分析3.1 數(shù)據(jù)需求 爸爸向盤子中放一個蘋果：Father() 媽媽向盤子中放一個橘子：Mother() 兒子1從盤子取一個橘子：Son1() 兒子2從盤子取一個橘子：Son2()女兒1從盤子取一個蘋果：Daugther1()兒子1從盤子取一個蘋果：Daugther2() 3.2 基本功

8、能需求吃水果問題的需求，主要是放水果和取水果的事情。而這吃水果問題是進程同步問題的模擬，可以把向盤子放或取水果的每一個過程可以轉(zhuǎn)為一個進程的操作，這些進程是互斥的，同時也存在一定的同步關(guān)系。我通過這次編程實踐時，調(diào)用一個進程的操作，計算機在執(zhí)行時每一個時刻只能執(zhí)行一個操作，這就默認了互斥。放取水果也向我們展示了進程同步。3.3 非功能性需求用戶界面需求：簡潔、易用、易懂、友好的用戶界面。硬件要求：裝有Visual C+6.0的計算機?？煽啃孕枨螅罕ＷC用戶在正常使用本系統(tǒng)時，用戶的操作或誤操作不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)的丟失。4.概要設(shè)計4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(1) 用一個整型變量Plate_Size表示盤子，初始

9、值為0，當放水果時Plate_Size加1，取水果時Plate_Size減1。變量Plate_Size的最大值為2，當為2時表示盤子已經(jīng)滿，此時若進行放水果操作，放水果將處于等待狀態(tài)；為0時表示盤子為空，此時若進行取水果操作，取水果操作將處于等待狀態(tài)。(2) 整型變量orange和apple分別表示盤子中的橘子和蘋果數(shù)目，初始都為0，Plate_Size=apple+orange。(3) 用6個bool型的變量 Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六個進程是否處于等待狀態(tài)。處于等待時，變量值為

10、true。(4) 兩個放水果進程進程同時處于等待狀態(tài)時，若有取水果的操作將自動執(zhí)行等待的放水果進程，執(zhí)行按等待的先后順序；兩個取蘋果或橘子進程同時候處于等待狀態(tài)，若有放蘋果或橘子的操作將自動執(zhí)行等待的取進程，進行按等待的先后順序。(5) 用一個隨機的函數(shù)產(chǎn)生05的6個整數(shù)，分別對應(yīng)六個進程的調(diào)用。4.2 系統(tǒng)包含的函數(shù) 主函數(shù)： 用一個隨機的函數(shù)產(chǎn)生05的6個整數(shù)，分別對應(yīng)六個進程的調(diào)用，調(diào)用的次數(shù)可以自己輸入，本程序共產(chǎn)生了10次隨機的調(diào)用進程。 6個進程函數(shù): 爸爸向盤子中放一個蘋果操作：Father() 媽媽向盤子中放一個橘子操作：Mother() 兒子1從盤子取一個橘子操作：Son1(

11、) 兒子2從盤子取一個橘子操作：Son2() 女兒1從盤子取一個橘子操作：Daugther1() 女兒2從盤子取一個橘子操作：Daugther2() Print函數(shù): 此函數(shù)主要功能是用于得到輸出盤子中蘋果和橘子的個數(shù)，以及水果總個數(shù)并且是哪些進程處于等待狀態(tài)。4.3 函數(shù)間的關(guān)系 6個進程函數(shù)和print函數(shù)共同影響著主函數(shù)。而6個進程函數(shù)則決定著主函數(shù)和print函數(shù)的運行。4.4 系統(tǒng)功能模塊圖 吃水果 取水果放水果兩兒子取橘子兩女兒取蘋果媽媽放橘子爸爸放蘋果 圖4-1 系統(tǒng)功能模塊圖”5.詳細設(shè)計5.1 結(jié)構(gòu)體的詳細定義int Plate_Size=0; /表示盤子中當前有幾個水果in

12、t orange=0,apple=0; /表示盤子中orange和apple的個數(shù)bool Father_lag,Mother_lag,Son1_lag,Son2_lag,Daughter1_lag,Daughter2_lag; /六個進程處于等待時，變量值為true5.2 系統(tǒng)函數(shù)詳細介紹 主函數(shù)： void main() /main()函數(shù)，實現(xiàn)其他功能函數(shù)的調(diào)用 void Print(); /函數(shù)聲明 void Father(); void Mother(); void Son1(); void Son2(); void Daughter1(); void Daughter2(); in

13、t k; srand(unsigned)time(NULL);/srand()函數(shù)產(chǎn)生一個以當前 時間開始的隨機種子 Print函數(shù)：void Print() /Print函數(shù)（打印盤子剩余水果及各進程等待狀態(tài)） cout現(xiàn)在盤子里有apple個蘋果,orange個橘子,共有apple+orange個水果.endl;if(Father_lag=true)coutFather進程處于等待狀態(tài),;if(Mother_lag=true)coutMother進程處于等待狀態(tài),;if(Son1_lag=true)coutSon1進程處于等待狀態(tài),;if(Son2_lag=true) coutSon2進程

14、處于等待狀態(tài), ;if(Daughter1_lag=true)coutDaughter1進程處于等待狀態(tài),;if(Daughter2_lag=true)coutDaughter2進程處于等待狀態(tài),;if(Father_lag=false)&(Mother_lag=false)&(Son1_lag=false)&(Son2_lag=false)&(Daughter1_lag=false)&(Daughter2_lag=false)!=true)coutendl; 6個進程函數(shù)：void Father() /Father進程apple+;Print();void Mother() /Mother進

15、程orange+;Print();void Son1() /Son1進程orange-;Print();void Son2() /Son2進程orange-;Print();void Daughter1() /Daughter1進程apple-;Print();void Daughter2() /Daughter2進程apple-;Print();5.3 系統(tǒng)功能模塊介紹最主要的是放水果和取水果模塊，其中爸爸和媽媽分別放蘋果和橘子，而兒子和女兒分別取橘子和蘋果。5.4 具體模塊設(shè)計放水果操作A、爸爸放蘋果進程的操作流程圖：Father操作：Plate_Size=2否否Daugther1或Dau

16、gher2處于等待狀態(tài)是按等待先后順序調(diào)用Daugther1或Daughter2操作是Father進程處于等待狀態(tài)Father進程調(diào)用：apple+1Plate_Size+1,Print()函數(shù)調(diào)用返回 圖5-1爸爸放蘋果圖B、媽媽放橘子進程的操作流程圖Mothe操作：Plate_Size=2否否Son1或Son2處于等待狀態(tài)是按等待先后順序調(diào)用Son1或Son2操作是Mather進程處于等待狀態(tài)Mather進程調(diào)用：orange+1Plate_Size+1,Print()函數(shù)調(diào)用返回 圖5-2媽媽放橘子圖取水果操作 兒子i取橘子的操作流程圖Son i操作：Plate_Size=0否否Moth

17、er處于等待狀態(tài)是調(diào)用Mother操作是Son i進程處于等待狀態(tài)Son i進程調(diào)用：orange-1Plate_Size-1,Print()函數(shù)調(diào)用返回 圖5-3兒子取橘子圖女兒i取蘋果的操作流程圖Douther i操作：Plate_Size=0否否Father處于等待狀態(tài)是調(diào)用Father操作是Dauther i進程處于等待狀態(tài)Douther i進程調(diào)用：apple-1Plate_Size-1,Print()函數(shù)調(diào)用返回 圖5-4女兒取蘋果圖6.調(diào)試分析(1) 測試數(shù)據(jù)： 第一次運行： 圖6-1第一次運行結(jié)果第二次運行： 圖6-2第二次運行結(jié)果（2） 算法改進設(shè)想： 程序有些代碼部分有重的

18、，可以把這些重復(fù)執(zhí)行的代碼寫成函數(shù)，需要用時直接調(diào)用代碼函數(shù)。 7.使用說明1.打開microsoft visual C+6.02.點擊下面圖標3. 得到結(jié)果 圖7-1使用說明圖8. 設(shè)計總結(jié)此次試驗是個人完成的，我首先進行了分析問題，從而把問題轉(zhuǎn)化為編程問題，同時對進程同步有了比較深刻的理解；其次我用了個隨機函數(shù)來調(diào)用相應(yīng)的進程函數(shù)，這對進程間的同步和等待狀態(tài)有了很好的說明和全面的闡述。之后，我設(shè)了六個bool型的變量來表示各進程時候處于等待狀態(tài)，還設(shè)置了相應(yīng)的整型變量來解決等待進程在適當?shù)臈l件下自動調(diào)用的先后問題?？偟膩碚f這次試驗比較成功，加深了我對進程的理解，同時也提高了自己的編程的能力

19、。編程是個長久的過程，平時要多去動手實踐，去提高自己分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，這樣才能更好的發(fā)揮自己的設(shè)計能力。 9.參考文獻【1】湯小丹、梁紅兵、哲鳳屏、湯子瀛 編著.計算機操作系統(tǒng)（第三版）.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.5【2】史美林編.計算機操作系統(tǒng)教程.北京：清華大學(xué)出版社，1999.11【3】徐甲同編著.操作系統(tǒng)教程.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1996.8【4】Clifford，A.Shaffer編著.數(shù)決結(jié)構(gòu)與算法分析(C+版).北京：電子工業(yè)出版社，2005.7【5】蔣立翔編著.C+程序設(shè)計技能百練.北京：中國鐵道出版社，2004.1 10 程序源代碼#

20、include /用到了time函數(shù)，所以要有這個頭文件#include /用到了srand函數(shù)，所以要有這個頭文件#include int Plate_Size=0; /表示盤子中當前有幾個水果int orange=0,apple=0; /表示盤子中orange和apple的個數(shù)bool Father_lag,Mother_lag,Son1_lag,Son2_lag,Daughter1_lag,Daughter2_lag; /六個進程處于等待時，變量值為truevoid main() /main()函數(shù)，實現(xiàn)其他功能函數(shù)的調(diào)用 void Print(); /函數(shù)聲明 void Father(

21、); void Mother(); void Son1(); void Son2(); void Daughter1(); void Daughter2(); int k; srand(unsigned)time(NULL);/srand()函數(shù)產(chǎn)生一個以當前時間開始的隨機種子 for(k=0;k10;k+) cout第k+1次操作:endl; /printf(第%d次操作:n,k+1); int i=rand()%6; /隨進生成6以內(nèi)的整數(shù)，即0-5的6個整數(shù) Plate_Size=apple+orange; int MonFa_c,Daughter_b,Son_a; /for語句的局部變

22、量，控制進程等待的優(yōu)先次序,MonFa_c=2,Mather()執(zhí)行，MonFa_c=1，F(xiàn)ather()執(zhí)行 switch(i) /0為Father()調(diào)用，1為Mother()調(diào)用，2、3為Son1()、Son2()調(diào)，4、5為Daughteri()調(diào)用 case 0: coutFather調(diào)用.endl; if(Plate_Size=2) Father_lag=true; /Father()等待 Print(); if(Mother_lag=false) MonFa_c=1; else Father(); if(Daughter1_lag=true)&(Daughter2_lag=tru

23、e) if(Daughter_b=1) Daughter1_lag=false;/Daughter1等待取消 Daughter1(); /處于等待的Daughter1自動調(diào)用 Daughter_b=2; /優(yōu)先級讓給Daughter2 else Daughter2_lag=false;/Daughter2等待取消 Daughter2(); /處于等待的Daughter2()自動調(diào)用 Daughter_b=1; /優(yōu)先級讓給Daughter1 else if(Daughter1_lag=true) Daughter1_lag=false;/Daughter1等待取消 Daughter1(); /

24、處于等待的Daughter1()自動調(diào)用 Daughter_b=0; /沒有等待的Dauther進程 else if(Daughter2_lag=true) Daughter2_lag=false;/Daughter2等待取消 Daughter2(); /處于等待的Daughter2()自動調(diào)用 Daughter_b=0; break; case 1: coutMother調(diào)用.endl; if(Plate_Size=2) Mother_lag=true; /Mother()等待 Print(); if(Father_lag=false) MonFa_c=2; else Mother(); i

25、f(Son1_lag=true)&(Son2_lag=true) /Son1和Son2都等待 if(Son_a=1) /Son1執(zhí)行 Son1_lag=false;/Son1等待取消 Son1(); /處于等待的Son1()自動調(diào)用 Son_a=2; /優(yōu)先級讓給Son2 else Son2_lag=false;/Son2等待取消 Son2(); /處于等待的Son2()自動調(diào)用 Son_a=1; /優(yōu)先級讓給Son1 else if(Son1_lag=true) Son1_lag=false; /Son1等待取消 Son1(); /處于等待的Son1()自動調(diào)用 Son_a=0; else

26、if(Son2_lag=true) Son2_lag=false; /Son2等待取消 Son2(); /處于等待的Son2()自動調(diào)用 Son_a=0; break; case 2: coutSon1調(diào)用.endl; if(orange=0) Son1_lag=true; /Son1處于等待 Print(); if(Son2_lag=false) Son_a=1; /用于判斷Son1和Son2等待的先后性 else Son1(); if(Father_lag=true)&(Mother_lag=true) if(MonFa_c=1) /Father和Mother同時處于等待，但Father先

27、等待，因此先調(diào)用 Father_lag=false; Father(); MonFa_c=2; else /Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先調(diào)用 Mother_lag=false; Mother(); MonFa_c=1; else if(Father_lag=true) /只有Father處于等待，調(diào)用 Father_lag=false; Father(); MonFa_c=0; else if(Mother_lag=true)/只有Mother處于等待，調(diào)用 Mother_lag=false; Mother(); MonFa_c=0; break; ca

28、se 3: coutSon2調(diào)用.endl; if(orange=0) Son2_lag=true; /Son2處于等待 Print(); if(Son1_lag=false) Son_a=2; else Son2(); if(Father_lag=true)&(Mother_lag=true) if(MonFa_c=1)/Father和Mother同時處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用 Father_lag=false; Father(); MonFa_c=2; else /Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先調(diào)用 Mother_lag=false;

29、Mother(); MonFa_c=1; else if(Father_lag=true) /只有Father處于等待，調(diào)用Father Father_lag=false; Father(); MonFa_c=0; else if(Mother_lag=true) /只有Mother處于等待，調(diào)用Mother Mother_lag=false;Mother();MonFa_c=0; break; case 4: coutDaughter1調(diào)用.endl; if(apple=0) Daughter1_lag=true; /Daughter1等待 Print(); if(Daughter2_lag

30、=false) Daughter_b=1; else Daughter1(); if(Father_lag=true)&(Mother_lag=true) if(MonFa_c=1) /Father和Mother同時處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用 Father_lag=false; Father(); MonFa_c=2; else /Father和Mother同時處于等待，但Mother先等待，因此先調(diào)用 Mother_lag=false; Mother(); MonFa_c=1; else if(Father_lag=true) /只有Father處于等待，調(diào)用 Father_

31、lag=false;Father();MonFa_c=0; else if(Mother_lag=true) /只有Mother處于等待，調(diào)用 Mother_lag=false;Mother();MonFa_c=0; break; case 5: coutDaughter2調(diào)用.endl; if(apple=0) Daughter2_lag=true;/Daughter2等待 Print();if(Daughter1_lag=false) Daughter_b=2; else Daughter2();if(Father_lag=true)&(Mother_lag=true) if(MonFa_c=1) /Father和Mother同時處于等