《實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》word版.doc

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操 作 系 統(tǒng) 實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書 適用專業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 電 子 專 業(yè) 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 電子與信息工程 學(xué)院 2008 年 3 月 前 言 對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生而言，操作系統(tǒng)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。要學(xué)好操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，除了聽課、看書、做習(xí)題外，最好的方法就是在實(shí)踐中進(jìn)行，包括使用操作系統(tǒng)、閱讀和分析已有操作系統(tǒng)的源代碼、自己設(shè)計(jì)小型系統(tǒng)/模塊或模擬算法等。從個(gè)人的角度而言，如果能夠完成MINUX源代碼的閱讀與分析，這將對(duì)掌握操作系統(tǒng)的原理與設(shè)計(jì)方法不無益處。這里，我沒有向大家推薦Linux或者FreeBSD之類的操作系統(tǒng)（雖然我從1997年就一直向?qū)W生推薦FreeBSD），是因?yàn)檫@里的閱讀源代碼的目標(biāo)是為了掌握操作系統(tǒng)的原理。孟子曰：“富貴不能淫，貧賤不能移，威武不能屈，此之謂大丈夫。”我的理解，即使不能夠按照孟老夫子的話去做大丈夫，如果能夠做到“時(shí)髦不能跟”，也就可以做真正的自己了。對(duì)我們課程的學(xué)習(xí)，也就是這個(gè)道理吧。 對(duì)操作系統(tǒng)的實(shí)踐，教學(xué)計(jì)劃安排了8個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，這很不夠，希望大家能夠?qū)ψ约汉菀稽c(diǎn)，創(chuàng)造自己進(jìn)行的操作系統(tǒng)實(shí)踐的環(huán)境與機(jī)會(huì)。 操作系統(tǒng)實(shí)踐，按深度可分為使用級(jí)、觀察級(jí)、系統(tǒng)管理級(jí)、源碼閱讀級(jí)和實(shí)現(xiàn)級(jí)等五個(gè)層次。具體地， 1. 使用級(jí)：是指如何使用操作系統(tǒng)，包括對(duì)命令（以及菜單和shell）、系統(tǒng)調(diào)用和系統(tǒng)文件的使用。 2. 觀察級(jí)：是指通過使用級(jí)的接口，從外部觀察操作系統(tǒng)的內(nèi)部工作過程和結(jié)構(gòu)。 3. 系統(tǒng)管理級(jí)：是指系統(tǒng)或設(shè)備的安裝、配置和性能調(diào)整。 4. 源碼閱讀級(jí)：是指對(duì)現(xiàn)有操作系統(tǒng)部分內(nèi)核源代碼的閱讀。 5. 實(shí)現(xiàn)級(jí)：是指編程模擬實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)某些功能模塊。 上述五個(gè)層次的實(shí)踐，不同層次的實(shí)踐者可以根據(jù)自己的實(shí)際情況自主安排，在我給的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中，當(dāng)前不會(huì)對(duì)各實(shí)驗(yàn)的層次明確區(qū)分，大家仁者見仁吧。 由于條件限制，只能夠提供Windows 2000 Professional/WindowsXP2作為大家實(shí)踐時(shí)使用的操作系統(tǒng)。希望大家能夠結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)要求以及實(shí)踐環(huán)境提前做好試驗(yàn)準(zhǔn)備。如果可能，給自己創(chuàng)造使用Unix或類Unix的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。 上機(jī)前應(yīng)充分做好以下準(zhǔn)備工作： 1. 復(fù)習(xí)和掌握與本次實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。 2. 根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，在紙上編寫好準(zhǔn)備上機(jī)調(diào)試的程序，并初步檢查無誤。 3. 準(zhǔn)備好對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試的數(shù)據(jù)。 4. 對(duì)每種測(cè)試數(shù)據(jù)，給出預(yù)期的程序運(yùn)行結(jié)果。 5. 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟中提出的一些問題進(jìn)行思考。 上機(jī)實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)及時(shí)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容。 2. 程序說明，包括程序結(jié)構(gòu)、各模塊的算法。 3. 調(diào)試正確的源程序。 4. 程序運(yùn)行記錄（包括對(duì)不同測(cè)試數(shù)據(jù)的運(yùn)行結(jié)果）。 5. 針對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，寫出解決辦法及對(duì)運(yùn)行結(jié)果的分析。 根據(jù)教學(xué)大綱與實(shí)驗(yàn)大綱的安排，本課程計(jì)劃進(jìn)行12課時(shí)上機(jī)試驗(yàn)。由于所有實(shí)驗(yàn)均涉及程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)等課程的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)均為綜合實(shí)驗(yàn)。 針對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)要求，本指導(dǎo)書附錄有大量的源代碼，供對(duì)相關(guān)算法不是很熟悉的同學(xué)參考。 本指導(dǎo)書適用于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程時(shí)實(shí)驗(yàn)使用，也適用于上述專業(yè)軟件實(shí)驗(yàn)課程中操作系統(tǒng)部分實(shí)驗(yàn)使用。 實(shí)驗(yàn)一：進(jìn)程管理 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證、綜合） 實(shí)驗(yàn)要求：（必修） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? Windows NT內(nèi)核的操作系統(tǒng)是多任務(wù)操作系統(tǒng)，對(duì)程與線程提供完整支持。本次實(shí)驗(yàn)意圖通過實(shí)踐掌握進(jìn)程的基本概念，理解進(jìn)程控制、進(jìn)程同步、經(jīng)典進(jìn)程的同步問題 、管程機(jī)制、進(jìn)程通信、線程；初步熟悉多進(jìn)程/多線程編程的特點(diǎn)。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括： 1）使用taskmgr.exe觀察實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的進(jìn)程信息; 2) 編程實(shí)現(xiàn)哲學(xué)家就餐問題或者讀寫者問題。 三、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，宜采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”。相關(guān)材料可以以書面資料（或電子版本）的形式分發(fā)給學(xué)生。學(xué)生自主練習(xí)、提問；教師針對(duì)性的輔導(dǎo)。 四、實(shí)驗(yàn)條件 - 硬件環(huán)境：Pentium 300MHz以上的微型計(jì)算機(jī)； - 操作系統(tǒng)：Windows 2000或Windows XP； - 編程環(huán)境：Visual C++ 6.0 企業(yè)版（算法模擬可以使用其它合適的C/C++編譯器或編程環(huán)境）。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 具體實(shí)驗(yàn)步驟如下： 1. 首先使用taskmgr.exe程序觀察系統(tǒng)中運(yùn)行進(jìn)程的基本信息； 2. 使用taskmgr.exe程序觀察系統(tǒng)中運(yùn)行進(jìn)程的詳細(xì)信息； 3. 編碼實(shí)現(xiàn)哲學(xué)家就餐問題或者讀寫者問題。 六、思考題 1. 如何編程實(shí)現(xiàn)獲得進(jìn)程的詳細(xì)信息？ 2. 編碼實(shí)現(xiàn)哲學(xué)家就餐問題時(shí)哲學(xué)家獲取筷子的策略是什么？ 3. 讀寫者問題的實(shí)現(xiàn)中，什么是讀者優(yōu)先，什么是寫者優(yōu)先？ 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)記錄、思考題三部分內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)記錄應(yīng)該忠實(shí)的描述操作過程，并提供操作步驟以及調(diào)試程序的源代碼。對(duì)思考題應(yīng)該能夠初步認(rèn)識(shí)。 具體實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙的要求逐項(xiàng)完成。 八、其它說明 要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遵循如下的要求： 1. 準(zhǔn)時(shí)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，嚴(yán)格簽名方式的考勤制度。不允許代簽； 2. 遵循實(shí)驗(yàn)室的各種管理規(guī)定； 3. 服從教師和實(shí)驗(yàn)員的管理； 實(shí)驗(yàn)二：處理機(jī)調(diào)度 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證、綜合） 實(shí)驗(yàn)要求：（必修） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 本實(shí)驗(yàn)?zāi)M在單處理機(jī)情況下的處理機(jī)調(diào)度，以期加深了解處理機(jī)調(diào)度算法；同時(shí)，本次實(shí)驗(yàn)要求編程實(shí)現(xiàn)銀行家算法，以期加深對(duì)避免死鎖的理解。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1) 使用taskmgr.exe觀察實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的進(jìn)程調(diào)度情況； 2) 編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)調(diào)度算法，推薦實(shí)現(xiàn)ELLF算法。要求給出對(duì)隨機(jī)測(cè)試序列能夠給出調(diào)度次序； 3) 編程實(shí)現(xiàn)銀行家算法，要求在給定資源初始狀態(tài)后能夠動(dòng)態(tài)處理進(jìn)程的資源分配請(qǐng)求； 三、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，宜采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”。相關(guān)材料可以以書面資料（或電子版本）的形式分發(fā)給學(xué)生。學(xué)生自主練習(xí)、提問；教師針對(duì)性的輔導(dǎo)。 四、實(shí)驗(yàn)條件 - 硬件環(huán)境：Pentium 300MHz以上的微型計(jì)算機(jī)； - 操作系統(tǒng)：Windows 2000或Windows XP； - 編程環(huán)境：Visual C++ 6.0 企業(yè)版（算法模擬可以使用其它合適的C/C++編譯器或編程環(huán)境）。 五、思考題 1. ELLF算法與LLF算法的區(qū)別在什么地方？ 2. 安全性檢查算法的邏輯基礎(chǔ)是什么？ 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)記錄、思考題三部分內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)記錄應(yīng)該忠實(shí)的描述操作過程，并提供操作步驟以及調(diào)試程序的源代碼。對(duì)思考題應(yīng)該能夠初步認(rèn)識(shí)。 具體實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙的要求逐項(xiàng)完成。 七、其它說明 要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遵循如下的要求： 1. 準(zhǔn)時(shí)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，嚴(yán)格簽名方式的考勤制度。不允許代簽； 2. 遵循實(shí)驗(yàn)室的各種管理規(guī)定； 3. 服從教師和實(shí)驗(yàn)員的管理； 實(shí)驗(yàn)三：存儲(chǔ)器管理 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證、綜合） 實(shí)驗(yàn)要求：（必修） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 本次實(shí)驗(yàn)旨在通過使用操作系統(tǒng)內(nèi)存分配信息的動(dòng)態(tài)觀察以及存儲(chǔ)器管理算法的實(shí)現(xiàn)，加深對(duì)內(nèi)存分配原理的理解（重點(diǎn)加深對(duì)請(qǐng)求式分頁存儲(chǔ)管理方式的理解）。同時(shí)通過相關(guān)算法的實(shí)現(xiàn)，熟悉頁面置換算法及其性能。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1) 使用taskmgr.exe觀察實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的進(jìn)程生命周期內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)存分配變化情況； 2) 編程實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁管理方式時(shí)的地址變換過程； 3) 編程實(shí)現(xiàn)OPT或者FIFO算法 4) 編程實(shí)現(xiàn)LRU算法； 三、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，宜采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”。相關(guān)材料可以以書面資料（或電子版本）的形式分發(fā)給學(xué)生。學(xué)生自主練習(xí)、提問；教師針對(duì)性的輔導(dǎo)。 四、實(shí)驗(yàn)條件 - 硬件環(huán)境：Pentium 300MHz以上的微型計(jì)算機(jī)； - 操作系統(tǒng)：Windows 2000或Windows XP； - 編程環(huán)境：Visual C++ 6.0 企業(yè)版（算法模擬可以使用其它合適的C/C++編譯器或編程環(huán)境）。 五、思考題 1. OPT算法是否具備實(shí)用性？？ 2. OPT算法與LRU算法的區(qū)別是什么？ 3. 虛擬存儲(chǔ)器的主要特征有哪些？ 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)記錄、思考題三部分內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)記錄應(yīng)該忠實(shí)的描述操作過程，并提供操作步驟以及調(diào)試程序的源代碼。對(duì)思考題應(yīng)該能夠初步認(rèn)識(shí)。 具體實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙的要求逐項(xiàng)完成。 七、其它說明 要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遵循如下的要求： 1. 準(zhǔn)時(shí)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，嚴(yán)格簽名方式的考勤制度。不允許代簽； 2. 遵循實(shí)驗(yàn)室的各種管理規(guī)定； 3. 服從教師和實(shí)驗(yàn)員的管理； 實(shí)驗(yàn)四：文件管理 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2 實(shí)驗(yàn)類型：（驗(yàn)證、綜合） 實(shí)驗(yàn)要求：（必修） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 本次實(shí)驗(yàn)旨在通過實(shí)踐了解文件管理原理與方法，重點(diǎn)加深對(duì)外存分配方式和文件空閑存儲(chǔ)空間的理解。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1) 了解使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的文件系統(tǒng)的格式； 2) 編程實(shí)現(xiàn)連續(xù)分配、鏈接分配、索引分配等三種外存分配方式； 2) 編程實(shí)現(xiàn)空閑表法、位示圖法連續(xù)分配、成組鏈接法等三種文件存儲(chǔ)空間管理方式 三、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，宜采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”。相關(guān)材料可以以書面資料（或電子版本）的形式分發(fā)給學(xué)生。學(xué)生自主練習(xí)、提問；教師針對(duì)性的輔導(dǎo)。 本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很多，閾于課時(shí)限制，編程可能無法全部完成。對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中2）、3）（外存分配方式、文件存儲(chǔ)空間管理方式）要求的6個(gè)編程要求，可以分成：a) 連續(xù)分配與鏈接分配、b) 索引分配、c) 空閑表法與位示圖法連續(xù)分配、d) 成組鏈接法等四組，要求在實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi)至少完成一組的編程。 四、實(shí)驗(yàn)條件 - 硬件環(huán)境：Pentium 300MHz以上的微型計(jì)算機(jī)； - 操作系統(tǒng)：Windows 2000或Windows XP； - 編程環(huán)境：Visual C++ 6.0 企業(yè)版（算法模擬可以使用其它合適的C/C++編譯器或編程環(huán)境）。 五、思考題 1. 實(shí)驗(yàn)使用的計(jì)算機(jī)系用中，術(shù)語文件夾與文件管理中的概念一致？ 2. 連續(xù)分配、鏈接分配、索引分配等三種外存分配方式的特點(diǎn)以及彼此之間的差異是什么？ 3. 空閑表法、位示圖法連續(xù)分配、成組鏈接法三種文件存儲(chǔ)空間管理方式的特點(diǎn)以及彼此之間的差異有哪些？ 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)記錄、思考題三部分內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)記錄應(yīng)該忠實(shí)的描述操作過程，并提供操作步驟以及調(diào)試程序的源代碼。對(duì)思考題應(yīng)該能夠初步認(rèn)識(shí)。 具體實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙的要求逐項(xiàng)完成。 七、其它說明 要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遵循如下的要求： 1. 準(zhǔn)時(shí)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，嚴(yán)格簽名方式的考勤制度。不允許代簽； 2. 遵循實(shí)驗(yàn)室的各種管理規(guī)定； 3. 服從教師和實(shí)驗(yàn)員的管理； 附錄一、讀寫者問題源代碼 #include "windows.h" #include #include #include #include #include #include #define READER R #define WRITER W #define INTE_PER_SEC 1000 #define MAX_THREAD_NUM 64 #define MAX_FILE_NUM 32 #define MAX_STR_LEN 32 int readcount=0; int writecount=0; CRITICAL_SECTION RP_Write; CRITICAL_SECTION cs_Write; CRITICAL_SECTION cs_Read; struct ThreadInfo {int serial; char entity; double delay; double persist; }; //////////////////////////////////////////// //讀者優(yōu)先——讀者線程 // p 讀者線程信息 void RP_ReaderThread(void *p) { //互斥變量 HANDLE h_Mutex; h_Mutex=OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS,FALSE,"mutex for readcount"); DWORD wait_for_mutex; //等待互斥變量所有權(quán) DWORD m_delay; //延遲時(shí)間 DWORD m_persist; //讀文件持續(xù)時(shí)間 int m_serial; //線程序號(hào) //從參數(shù)中獲得信息 m_serial=((ThreadInfo *)(p))->serial; m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo *)(p))->delay*INTE_PER_SEC); m_persist=(DWORD)(((ThreadInfo *)(p))->persist*INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay); //延遲等待 printf("reader thread %d sends the reading require.\n",m_serial); //等待互斥信號(hào)，保證對(duì)readcount的訪問、修改互斥 wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_Mutex,-1); //讀者數(shù)目增加 readcount++; if(readcount==1) { //第一個(gè)讀者，等待資源 EnterCriticalSection(&RP_Write); } ReleaseMutex(h_Mutex); //釋放互斥信號(hào) //讀文件 printf("reader thread %d begins to read file.\n",m_serial); Sleep(m_persist); //退出線程 printf("reader thread %d finished the reading file.\n",m_serial); //等待互斥信號(hào)，保證對(duì)readcount的訪問，修改互斥 wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_Mutex,-1); //讀者數(shù)目減少 readcount--; if(readcount==0) { //如果所有讀者讀完，喚醒寫者 LeaveCriticalSection(&RP_Write); } ReleaseMutex(h_Mutex); //釋放互斥信號(hào) } //////////////////////////////////////////// //讀者優(yōu)先——寫者線程 // p 寫者線程信息 void RP_WriterThread(void *p) { DWORD m_delay; //延遲時(shí)間 DWORD m_persist; //讀文件持續(xù)時(shí)間 int m_serial; //線程序號(hào) //從參數(shù)中獲得信息 m_serial=((ThreadInfo *)(p))->serial; m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo *)(p))->delay*INTE_PER_SEC); m_persist=(DWORD)(((ThreadInfo *)(p))->persist*INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay); //延遲等待 printf("Writer thread %d sends the writing require.\n",m_serial); //等待資源 EnterCriticalSection(&RP_Write); //寫文件 printf("writer thread %d begins to write to the file.\n",m_serial); Sleep(m_persist); //退出線程 printf("writer thread %d finished the writting file.\n",m_serial); //釋放資源 LeaveCriticalSection(&RP_Write); } //////////////////////////////////////////////////// //讀者優(yōu)先處理函數(shù) //file 文件名 void ReaderPriority(char *file) {DWORD n_thread=0; //線程數(shù)目 DWORD thread_ID; //線程ID DWORD wait_for_all; //等待所有線程結(jié)束 //互斥對(duì)象 HANDLE h_Mutex; h_Mutex=CreateMutex(NULL,FALSE,"mutex for read_counter"); //線程對(duì)象的數(shù)組 HANDLE h_Thread[MAX_THREAD_NUM]; ThreadInfo thread_info[MAX_THREAD_NUM]; readcount=0; //初始化readcount InitializeCriticalSection(&RP_Write); //初始化臨界區(qū) ifstream inFile(file); //ifstream inFile; //inFile.open(file); //打開文件 printf("reader Priority:\n\n"); /// if(!inFile) return;//如文件未打開，則返回 ///while(!inFile.eof())//如文件未到文件尾，則讀文件信息 while(inFile) { //讀入每一個(gè)讀者、寫者的信息 inFile>>thread_info[n_thread].serial; inFile>>thread_info[n_thread].entity; inFile>>thread_info[n_thread].delay; inFile>>thread_info[n_thread++].persist; inFile.get(); } for(int i=0;i<(int)(n_thread);i++) {if(thread_info[i].entity==READER || thread_info[i].entity==r) { //創(chuàng)建讀者線程 h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (RP_ReaderThread),&thread_info[i],0,&thread_ID); } else { //創(chuàng)建寫者線程 h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (RP_WriterThread),&thread_info[i],0,&thread_ID); } } //等待所有線程結(jié)束 wait_for_all=WaitForMultipleObjects(n_thread,h_Thread,TRUE,-1); printf("All Reader and writer have finished operationg.\n"); } //////////////////////////////////////////// //寫者優(yōu)先——讀者線程 // p 讀者線程信息 void WP_ReaderThread(void *p) { //互斥變量 HANDLE h_Mutex1; h_Mutex1=OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS,FALSE,"mutex1"); HANDLE h_Mutex2; h_Mutex2=OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS,FALSE,"mutex2"); DWORD wait_for_mutex1; //等待互斥變量所有權(quán) DWORD wait_for_mutex2; DWORD m_delay; //延遲時(shí)間 DWORD m_persist; //讀文件持續(xù)時(shí)間 int m_serial; //線程序號(hào) //從參數(shù)中獲得信息 m_serial=((ThreadInfo *)(p))->serial; m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo *)(p))->delay*INTE_PER_SEC); m_persist=(DWORD)(((ThreadInfo *)(p))->persist*INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay); //延遲等待 printf("reader thread %d sends the reading require.\n",m_serial); //等待互斥信號(hào)，保證對(duì)readcount的訪問、修改互斥 wait_for_mutex1=WaitForSingleObject(h_Mutex1,-1); //進(jìn)入讀者臨界區(qū) EnterCriticalSection(&cs_Read); //阻塞互斥對(duì)象Mutex2,保證對(duì)readcount 的訪問、修改互斥 wait_for_mutex2=WaitForSingleObject(h_Mutex2,-1); //修改讀者數(shù)目 readcount++; if(readcount==1) { //如果是第一個(gè)讀者，等待寫者寫完 EnterCriticalSection(&cs_Write); } ReleaseMutex(h_Mutex2); //釋放互斥信號(hào)mutex2 //讓其他讀者進(jìn)入臨界區(qū) LeaveCriticalSection(&cs_Read); ReleaseMutex(h_Mutex1); //讀文件 printf("reader thread %d begins to read file.\n",m_serial); Sleep(m_persist); //退出線程 printf("reader thread %d finished the reading file.\n",m_serial); //阻塞互斥對(duì)象mutex2,保證對(duì)readcount的訪問，修改互斥 wait_for_mutex2=WaitForSingleObject(h_Mutex2,-1); //讀者數(shù)目減少 readcount--; if(readcount==0) { //最后一個(gè)讀者，喚醒寫者 LeaveCriticalSection(&cs_Write); } ReleaseMutex(h_Mutex2); //釋放互斥信號(hào) } //////////////////////////////////////////// //寫者優(yōu)先——寫者線程 // p 寫者線程信息 void WP_WriteThread(void *p) { DWORD m_delay; //延遲時(shí)間 DWORD m_persist; //讀文件持續(xù)時(shí)間 int m_serial; //線程序號(hào) DWORD wait_for_mutex3 ; //互斥對(duì)象 HANDLE h_Mutex3; h_Mutex3=OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS,FALSE,"mutex3"); //從參數(shù)中獲得信息 m_serial=((ThreadInfo *)(p))->serial; m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo *)(p))->delay*INTE_PER_SEC); m_persist=(DWORD)(((ThreadInfo *)(p))->persist*INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay); //延遲等待 printf("Writer thread %d sends the writing require.\n",m_serial); //阻塞互斥對(duì)象mutex3,保證對(duì)writecount的訪問，修改互斥 wait_for_mutex3=WaitForSingleObject(h_Mutex3,-1); writecount++; if(writecount==1) {//第一個(gè)寫者，等待讀者讀完 EnterCriticalSection(&cs_Read); } ReleaseMutex(h_Mutex3); //進(jìn)入寫者臨界區(qū) EnterCriticalSection(&cs_Write); //寫文件 printf("writer thread %d begins to write to the file.\n",m_serial); Sleep(m_persist); //退出線程 printf("writer thread %d finished the writting file.\n",m_serial); //離開臨界區(qū) LeaveCriticalSection(&cs_Write); //阻塞互斥對(duì)象mutex3,保證對(duì)writecount的訪問，修改互斥 wait_for_mutex3=WaitForSingleObject(h_Mutex3,-1); writecount--; if(writecount==0) {//寫者寫完，讀者可以讀 LeaveCriticalSection(&cs_Read); } ReleaseMutex(h_Mutex3); } //////////////////////////////////////////////////// //寫者優(yōu)先處理函數(shù) //file 文件名 void WriterPriority(char *file) {DWORD n_thread=0; //線程數(shù)目 DWORD thread_ID; //線程ID DWORD wait_for_all; //等待所有線程結(jié)束 //互斥對(duì)象 HANDLE h_Mutex1; h_Mutex1=CreateMutex(NULL,FALSE,"mutex1"); HANDLE h_Mutex2; h_Mutex2=CreateMutex(NULL,FALSE,"mutex2"); HANDLE h_Mutex3; h_Mutex3=CreateMutex(NULL,FALSE,"mutex3"); //線程對(duì)象的數(shù)組 HANDLE h_Thread[MAX_THREAD_NUM]; ThreadInfo thread_info[MAX_THREAD_NUM]; readcount=0; //初始化readcount writecount=0; //初始化writecount InitializeCriticalSection(&cs_Write); //初始化臨界區(qū) InitializeCriticalSection(&cs_Read); ifstream inFile(file); //ifstream inFile; //inFile.open(file); //打開文件 printf("writer Priority:\n\n"); ///////////////while(inFile) while(inFile) { //讀入每一個(gè)讀者、寫者的信息 inFile>>thread_info[n_thread].serial; inFile>>thread_info[n_thread].entity; inFile>>thread_info[n_thread].delay; inFile>>thread_info[n_thread++].persist; inFile.get(); } for(int i=0;i<(int)(n_thread);i++) {if(thread_info[i].entity==READER || thread_info[i].entity==r) { //創(chuàng)建讀者線程 // h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (RP_ReaderThread),&thread_info[i],0,&thread_ID); h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (WP_ReaderThread),&thread_info[i],0,&thread_ID); } else { //創(chuàng)建寫者線程 // h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (RP_WriterThread),&thread_info[i],0,&thread_ID); h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (WP_WriteThread),&thread_info[i],0,&thread_ID); } } //等待所有線程結(jié)束 wait_for_all=WaitForMultipleObjects(n_thread,h_Thread,TRUE,-1); printf("All Reader and writer have finished operationg.\n"); } int main(int argc,char *argv[]) { char ch; while(true) {//打印提示信息 printf(" ==========================================\n"); printf(" ==== 讀者-寫者實(shí)驗(yàn)?zāi)M ====\n\n"); printf(" ==========================================\n"); printf("\n"); printf(" ***********************************\n"); printf(" 1:Reader Priority\n"); printf(" 2:Write Priority\n"); printf(" 3:Exit to Windows\n"); printf(" ***********************************\n"); printf(" Enter your choice(1、2、3):\n"); //如果輸入信息不正確，繼續(xù)輸入 do{ ch=(char)_getch(); }while(ch!=1&&ch!=2&&ch!=3); /*system("cls");*/ //選擇3，返回 if(ch==3) return 0; //選擇1，讀者 if(ch==1) ReaderPriority("thread.dat"); //選擇2，寫者優(yōu)先 else WriterPriority("thread.dat"); //結(jié)束 printf("\n press any key to continue:"); _getch(); /*system("cls");*/ } return 0; }  附錄二、哲學(xué)家就餐問題 // PhilosopherDining.cpp : Defines the entry point for the console application. #include "windows.h" #include #include #include #include #include using namespace std; const unsigned int PHILOSOPHER_NUM=5; const char THINKING=1; const char HUNGRY=2; const char DINING=3; // each fork has a semaphore HANDLE semph[PHILOSOPHER_NUM]; // Mutex for printing HANDLE mutex; void philosopherProc(void* param); int main(int argc, char* argv[]) { int i; srand(time(0)); mutex = CreateMutex(NULL, false, NULL); for (i=0; iname,&p->ts,&p->ntime,&p->resource); p->state=W; p->link=NULL; if(head==NULL) head=q=p; else{ q->link=p; q=p; } } } fileinput(){ FILE *fp; int i; if((fp=fopen("os2.txt","r"))==NULL) printf(" open error!") ; fscanf(fp,"%d\n",&n); for(i=0;iname,&p->ts,&p->ntime,&p->resource); p->state=W; p->link=NULL; if(head==NULL) head=q=p; else{ q->link=p; q=p; } } fclose(fp); } void print(JCB *pr,int m){ JCB *p; printf("\ntime=%d",time); if(m==3){ printf("\nname\tstate\tts\tntime\tsuper\tsource\ttb\ttc\tti\twi\n"); printf("%s\t%c\t%d\t%d\t%4.2f\t%s\t%d\t%d\t%4.2f\t%4.2f\n", pr->name,pr->state,pr->ts,pr->ntime,pr->super,pr->resource,pr->tb,pr->tc,pr->ti,pr->wi); } else { printf("\nname\tstate\tts\tntime\tsource\ttb\ttc\tti\twi\n"); printf("%s\t%c\t%d\t%d\t%s\t%d\t%d\t%4.2f\t%4.2f\n", pr->name,pr->state,pr->ts,pr->ntime,pr->resource,pr->tb,pr->tc,pr->ti,pr->wi); } p=head; do{ if(p->state==W) if(m==3){ printf("%s\t%c\t%d\t%d\t%4.2f\t%s\n", p->name,p->state,p->ts,p->ntime,p->super,p->resource); } else{ printf("%s\t%c\t%d\t%d\t%s\n", p->name,p->state,p->ts,p->ntime,p->resource); } p=p->link; }while(p!=NULL); p=head; do{ if(p->state==F) if(m==3){ printf("%s\t%c\t%d\t%d\t%4.2f\t%s\t%d\t%d\t%4.2f\t%4.2f\n", p->name,p->state,p->ts,p->ntime,p->super,p->resource,p->tb,p->tc,p->ti