进程同步模拟设计吃水果问题Word格式.docx

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指导教师：

作单位：

计算机科学与技术学院

题目:

进程同步模拟设计——吃水果问题

初始条件：

1．预备容：

阅读操作系统的进程管理章节容，对进程的同步和互斥，以及信号量机制度有深入的理解。

2．实践准备：

掌握一种计算机高级语言的使用。

要求完成的主要任务:

（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1．模拟吃水果的同步模型：

桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个水果。

爸爸专门向盘子中放苹果，妈妈专门向盘子中放橘子，两个儿子专门等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。

2．设计报告容应说明：

⑴需求分析；

⑵功能设计（数据结构及模块说明）；

⑶开发平台及源程序的主要部分；

⑷测试用例，运行结果与运行情况分析；

⑸自我评价与总结：

i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色；

ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；

iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）；

iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）；

v）对实验题的评价和改进意见，请你推荐设计题目。

时间安排：

设计安排一周：

周1、周2：

完成程序分析及设计。

周2、周3：

完成程序调试及测试。

周4、周5：

验收、撰写课程设计报告。

（注意事项：

严禁抄袭，一旦发现，一律按0分记）

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

进程同步模拟设计

——吃水果问题

1需求分析

1.1吃水果问题的描述

1.2问题的转换

这是进程同步问题的模拟，可以把向盘子放或取水果的每一个过程可以转为一个进程的操作，这些进程是互斥的，同时也存在一定的同步关系。

通过编程实践时，实际是随机的调用人一个进程的操作，而这些进程的操作相当于程序中的函数调用。

而计算机在执行时每一个时刻只能执行一个操作，这就默认了互斥。

同步的模拟可以类似于函数调用时的前提关系即先决条件。

这样进程同步模拟就完全可以通过函数的调用来实现。

具体的每一个操作的对应的函数的关系：

爸爸向盘子中放一个苹果：

Father（）

妈妈向盘子中放一个橘子：

Mother（）

儿子1从盘子取一个橘子：

Son1（）

儿子2从盘子取一个橘子：

Son2（）

女儿1从盘子取一个橘子：

Daugther1（）

儿子1从盘子取一个橘子：

Daugther2（）

2功能设计

2.1数据结构

（1）用一个整型变量Plate_Size表示盘子，初始值为0，当放水果时Plate_Size加1，取水果时Plate_Size减1。

变量Plate_Size的最大值为2，当为2时表示盘子已经满，此时若进行放水果操作，放水果将处于等待状态；

为0时表示盘子为空，此时若进行取水果操作，取水果操作将处于等待状态。

（2）整型变量orange和apple分别表示盘子中的橘子和苹果数目，初始都为0，Plate_Size=apple+orange。

（3）用6个bool型的变量Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六个进程是否处于等待状态。

处于等待时，变量值为true。

（4）两个放水果进程进程同时处于等待状态时，若有取水果的操作将自动执行等待的放水果进程，执行按等待的先后顺序；

两个取苹果或橘子进程同时候处于等待状态，若有放苹果或橘子的操作将自动执行等待的取进程，进行按等待的先后顺序。

（5）用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用。

2.2模块说明

2.1.1主函数

用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用，调用的次数可以自己输入，本程序共产生了10次随机的调用进程。

2.1.26个进程函数

爸爸向盘子中放一个苹果操作：

妈妈向盘子中放一个橘子操作：

儿子1从盘子取一个橘子操作：

儿子2从盘子取一个橘子操作：

女儿1从盘子取一个橘子操作：

女儿2从盘子取一个橘子操作：

2.1.3Print函数

　　用于输出盘子中苹果和橘子的个数，水果总个数及有哪些进程处于等待状态。

2.3操作的流程图

2．3．1放水果操作

爸爸放苹果进程的操作流程图：

2．3．2取水果操作

儿子1取橘子的操作流程图

3开发平台及源程序的主要部分

3.1开发平台

（1）使用系统：

ＷindowsXP

（2）使用语言：

C++

（3）开发工具：

VisualC++6.0

3.2源程序

3.2.1各进程调用的函数

voidFather（）//Father进程

{

apple++;

Print（）;

}

voidMother（）//Mother进程

orange++;

voidSon1（）//Son1进程

orange--;

voidSon2（）//Son2进程

voidDaughter1（）//Daughter1进程

apple--;

voidDaughter2（）//Daughter2进程

3.2.2Print函数（打印盘子剩余水果及各进程等待状态）

voidPrint（）

cout<

<

"

现在盘子里有"

apple<

个苹果,"

orange<

个橘子,"

共有"

apple+orange<

个水果."

endl;

if（Father_lag==true）

cout<

Father进程处于等待状态,"

;

if（Mother_lag==true）

Mother进程处于等待状态,"

if（Son1_lag==true）

Son1进程处于等待状态,"

if（Son2_lag==true）

Son2进程处于等待状态,"

if（Daughter1_lag==true）

Daughter1进程处于等待状态,"

if（Daughter2_lag==true）

Daughter2进程处于等待状态,"

if（（（Father_lag==false）&

&

（Mother_lag==false）&

（Son1_lag==false）&

（Son2_lag==false）&

（Daughter1_lag==false）&

（Daughter2_lag==false））!

=true）

3.2.3主函数

intk;

srand（（unsigned）time（NULL））;

//srand（）函数产生一个以当前时间开始的随机种子

for（k=0;

k<

10;

k++）

{

cout<

第"

k+1<

次操作:

i=rand（）%6;

//随进生成1—5.

Plate_Size=apple+orange;

switch（i）

case0:

Father调用."

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==true））

{

if（Daughter_b==1）

Daughter1_lag=false;

//Daughter1等待取消

cout<

处于等待的Daughter1自动被调用"

Daughter1（）;

//处于等待的Daughter1自动调用

Daughter_b=2;

}

else

{

Daughter2_lag=false;

//Daughter2等待取消

处于等待的Daughter2自动被调用"

Daughter2（）;

//处于等待的Daughter2（）自动调用

Daughter_b=1;

}

if（Daughter1_lag==true）

//处于等待的Daughter1（）自动调用

Daughter_b=0;

elseif（Daughter2_lag==true）

Daughter2（）;

break;

case1:

Mother调用."

if（Plate_Size==2）

Mother_lag=true;

//等待

if（Father_lag==false）

MonFa_c=2;

else

Mother（）;

if（（Son1_lag==true）&

（Son2_lag==true））

if（Son_a==1）

Son1_lag=false;

//Son1等待取消

处于等待的Son1自动被调用"

Son1（）;

//处于等待的Son1（）自动调用

Son_a=2;

else

{

Son2_lag=false;

//Son2等待取消

处于等待的Son2自动被调用"

Son2（）;

//处于等待的Son2（）自动调用

Son_a=1;

else

if（Son1_lag==true）

//Son1等待取消

Son_a=0;

elseif（So