交通信號(hào)燈模擬（PV操作） 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) I 目 錄 第一章 課程設(shè)計(jì)目的和要求 . 1 程設(shè)計(jì)目的 . 1 程設(shè)計(jì)要求 . 1 第二章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容 . 3 . 3 程設(shè)計(jì)原理 . 3 程設(shè)計(jì)內(nèi)容 . 4 第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì)說明 . 5 塊描述 . 5 能描述 . 5 入項(xiàng) . 6 出項(xiàng) . 6 據(jù)結(jié)構(gòu) . 7 法介紹 . 7 程圖 . 8 程序流程圖 . 8 法流程圖 . 9 口描述 . 11 制條件 . 13 第四章 件使用說明 . 13 統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境 . 13 4 2系統(tǒng)的運(yùn)行說明 . 13 行結(jié)果 . 13 第五章 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) . 19 附錄 1：參考文獻(xiàn) . 20 附錄 2：程序清單 . 21 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 1 交通信號(hào)燈模擬 第一章 課程設(shè)計(jì)目的和要求 程設(shè)計(jì)目的 根據(jù)學(xué)院課程安排，在大三的第一個(gè)學(xué)期我們開設(shè)了操作系統(tǒng)這門課程， 操作系統(tǒng) 可以說是是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心和靈魂，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必不可少的組成部分。通過學(xué)習(xí)，對(duì)于操作系統(tǒng)的運(yùn)行方式 以及設(shè)計(jì)理念有了較清楚的認(rèn)識(shí)。 要想真正學(xué)好并理解操作系統(tǒng)這門課程，不但需要理解操作系統(tǒng)的概念和原理，還需要加強(qiáng)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，上機(jī)進(jìn)行編程實(shí)踐，現(xiàn)在一學(xué)期的課程已經(jīng)結(jié)束，本次課程設(shè)計(jì)在同學(xué)們掌握理解該課程的基礎(chǔ)上，對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)部的一些具體項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)演練，通過實(shí)踐將知識(shí)徹底掌握。 操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是 該 課程重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。 通過這次課程設(shè)計(jì) ，一方面 可以 使學(xué)生更透徹地理解操作系統(tǒng)的基本概念和原理 ，擺脫抽象的理解，從實(shí)踐中將理論具體化 ；另一方面，通過課程設(shè)計(jì) 還可以 加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐 能力 ，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú) 立分析問題、解決問題、應(yīng)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新精神。 本次課程設(shè)計(jì)的題目為交通信號(hào)燈模擬， 在熟練掌握 課本所講解的 計(jì)算機(jī) 的 操作的 原理的基礎(chǔ)上，利用 C+程序設(shè)計(jì)語言在 作系統(tǒng)下模擬實(shí)現(xiàn) 交通信號(hào)燈的模擬 ，一方面加深對(duì)原理的理解，另一方面提高根據(jù)已有原理通過編程解決實(shí)際問題的能力，為進(jìn)行系統(tǒng)軟件開發(fā)和針對(duì)實(shí)際問題提出高效的軟件解決方案打下基礎(chǔ)。 程設(shè)計(jì)要求 在深入理解操作系統(tǒng)基本原理 和充分理解課題 的基礎(chǔ)上，對(duì)于選定的題目 ，獨(dú)立自主思考，通過查閱相關(guān)資料 ，先確定設(shè)計(jì)方案， 設(shè)計(jì)程序的運(yùn)行 流程，分析程序所需的模塊及各個(gè)模塊所包含的功能，之后 設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的處理流程 ，并畫出相應(yīng)的流程圖， 要求設(shè)計(jì)合理， 利用 程實(shí)現(xiàn) ， 并且程序要擁有 可視化的運(yùn)行界面，界面應(yīng)清楚地反映出系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果， 之后個(gè)人 確定 好 測(cè)試方案，選擇測(cè)試用例，對(duì)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 2 系統(tǒng)進(jìn)程測(cè)試，運(yùn)行 程序并截圖 ， 截圖要能充分說明 結(jié)果，說明系統(tǒng)的 使用方法 和 特點(diǎn) ，并提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 對(duì)于模擬交通信號(hào)燈的情況，要求在掌握 P、 V 操作 的基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)行合理的調(diào)度，并利用各種算法來實(shí)現(xiàn)車輛通行、控制、記錄等功能。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 3 第二章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容 程設(shè)計(jì)任務(wù) 一個(gè)十字路口 ,共有四組紅綠燈 ,每個(gè)路口的車輛都遵循 紅燈停 ,綠燈行 的原則 ,假設(shè)將每一臺(tái)汽車都作為一個(gè)進(jìn)程 ,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)良好的機(jī)制 ,展示出合理的 十字路口交通管理 情況 . 車輛通行設(shè)定 :路口寬度不限 ,對(duì)一個(gè)路口而言 ,只有當(dāng)一輛車通過路口 (越過對(duì)面路口的交通燈后 )后 ,其后續(xù)車輛才能繼續(xù)通過交通燈 ,車輛通過路口的時(shí)間可以固定 ,可以自行計(jì)算。 進(jìn)程的互斥 :交通燈進(jìn)程實(shí)際上是互斥的 ,即不能同時(shí)為紅或者同時(shí)為綠 . 進(jìn)程的消息通信或其他通信方式 :對(duì)車輛進(jìn)程而言 ,每一個(gè)車 輛在通過路口前 ,必須確認(rèn)前面的車輛已經(jīng)通過了路口 . 進(jìn)程的調(diào)度 :停留在一個(gè)路口的車輛 ,決定其前進(jìn)或等候的因素是交通燈和前面車輛的狀態(tài) ,需要設(shè)計(jì)一個(gè)良好的進(jìn)程調(diào)度機(jī)制來控制所有車輛的通行。 程設(shè)計(jì)原理 本實(shí)驗(yàn)利用 P、 信號(hào)量 S 是一個(gè)整數(shù)， S 大于等于零時(shí)代表可供并發(fā)進(jìn)程使用的資源實(shí)體數(shù)，但 （ 1） ； （ 2）若 后仍大于或等于零，則進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行； （ 3）若 S 減 1 后小于零，則該進(jìn)程被阻塞后進(jìn)入與該信號(hào)相對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中 ，然后轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度。 （ 1） ； （ 2）若相加結(jié)果大于零，則進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行； （ 3）若相加結(jié)果小于或等于零，則從該信號(hào)的等待隊(duì)列中喚醒一等待進(jìn)程，然網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 4 后再返回原進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行或轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度。 只能進(jìn)行一次，而且必須成對(duì)使用。在 本課題利用 P 操作和 程設(shè)計(jì)內(nèi)容 假設(shè)在 一個(gè)十字路口 ,共有四組紅綠燈 ,每個(gè)路口的車輛都遵循 紅燈停 ,綠燈行 的原則 ,假設(shè)將每一臺(tái)汽車都作為一個(gè)進(jìn)程 ,要求 設(shè)計(jì)良 好的 調(diào)度 機(jī)制 ,展示出合理的十字路口交通管理 情況 . 對(duì)于本程序，對(duì)于 車輛通行 ，設(shè)定為 路口 的 寬度不限 ,對(duì)一個(gè)路口而言 ,只有當(dāng)一輛車通過路口 (越過對(duì)面路口的交通燈后 )后 ,其后續(xù)車輛才能繼續(xù)通過交通燈 ,車輛通過路口的時(shí)間可以固定 ,并且 可以自行計(jì)算。交通燈 的 進(jìn)程實(shí)際上是互斥的 ,即不能同時(shí)為紅或者同時(shí)為綠 每一個(gè)車輛在通過路口前 ,必須確認(rèn)前面的車輛已經(jīng)通過了路口 . 同時(shí)， 停留在一個(gè)路口的車輛 ,決定其前進(jìn)或等候的因素是交通燈和前面車輛的狀態(tài) ,需要設(shè)計(jì)一個(gè)良好的進(jìn)程調(diào)度機(jī)制來控制所有車輛的通行。 在模擬車輛運(yùn)行的進(jìn)程中，要求可以按要求捕捉所需要的車輛的出發(fā)時(shí)間。在進(jìn)程程序設(shè)計(jì)的過程中要保證程序運(yùn)行的流暢度，合理模擬車輛遇到紅綠燈變換是黃燈的暫停情況。 對(duì)于結(jié)果的分析要能夠得到具有代表性的數(shù)據(jù)，比如可以根據(jù)用戶需要捕獲特定的某輛車的情況等。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 5 第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì)說明 塊描述 對(duì)于交通信號(hào)燈模擬程序，其功能模塊圖如下圖 3示： 圖 3通信號(hào)燈模擬程序 功能模塊圖 對(duì)于交通信號(hào)燈模擬程序，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能包括 ： 1、模擬車輛駛出十字路口的 一端。 2、模擬車輛到達(dá)路十字路口的另一端。 3、可以記錄需要的車輛的出發(fā)時(shí)間和編號(hào)。 4、利用有效的調(diào)度程序?qū)囕v的行進(jìn)進(jìn)行相應(yīng)的控制。 5、要能對(duì)車輛是否能行進(jìn)進(jìn)行合理的判斷。 6、要能合理的進(jìn)行紅綠燈的變換操作。 能描述 交通信號(hào)燈模擬程序，要求能模擬出交通信號(hào)燈處的車輛運(yùn)行狀況，要求能進(jìn)行合理的調(diào)度和紅綠燈切換，不考慮車輛在十字路口中間行駛的過程，視為離開后下一時(shí)刻直接到達(dá)對(duì)面。要求能記錄想要記錄的車輛的運(yùn)行時(shí)間以及車輛編號(hào)。 車輛的運(yùn)行通過 P 操作和 V 操作執(zhí)行， P 操作進(jìn)行車輛駛出的操作， V 操作進(jìn)行交通信號(hào)燈模擬 車輛駛出控制車輛到達(dá)控制東西方向的調(diào)度操作 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 6 車齡到達(dá)的操作。 車輛運(yùn)行調(diào)度通過 別判斷南北向和東西向是否有車，由此來控制是否能進(jìn)行通車。 紅綠燈的變換用來調(diào)整南北和東西是否有車的狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行輸出，報(bào)告紅綠燈切換狀態(tài)并暫停 2 秒。 入項(xiàng) 對(duì)于交通信號(hào)燈模擬程序，需要的輸入項(xiàng)包括： 東、西、南、北四個(gè)方向的車輛數(shù)量，需要記錄的車兩的駛來方向和需要記錄的車輛的編號(hào)，如表 3示。 表 3行輸入數(shù)據(jù)表 數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱 東車數(shù)量 南車數(shù)量 西車數(shù)量 北車數(shù)量 編號(hào) 方向 數(shù)據(jù)類型 據(jù)值有效范圍 0100 0100 0100 0100 任意 任意 輸入媒體 鍵盤 鍵盤 鍵盤 鍵盤 鍵盤 鍵盤 需要在定義里定義的數(shù)據(jù)，可自行更改，如下： 綠燈持續(xù)時(shí)間，如表 3示。 表 3始定義數(shù)據(jù)表 輸入項(xiàng)名稱 紅綠燈變幻時(shí)間 數(shù)據(jù)類型 效范圍 任意（建議 3040） 輸入媒體 鍵盤 出項(xiàng) 對(duì)于交通信號(hào)燈模擬程序，需要的輸出項(xiàng)包括： 車輛行駛的方向、車輛編號(hào)、車輛出發(fā)時(shí)間，如表 3： 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 7 表 3出項(xiàng)表 輸出項(xiàng)名稱 行駛方向 車輛編號(hào) 出發(fā)時(shí)間 數(shù)據(jù)類型 選值 E、 W、 S、 N 任意 任意 長(zhǎng)度 1 任意 任意 輸出位置 屏幕 屏幕 屏幕 據(jù)結(jié)構(gòu) 為了實(shí)現(xiàn)題設(shè)的要求，在 個(gè)系統(tǒng)的主要流程設(shè)計(jì)為如下步驟： 原語的功能 原語的功能 法介紹 設(shè)計(jì) P（ i）函數(shù)用來實(shí)現(xiàn)從 i（東西南北）方向等待車輛中挑出當(dāng)前的第一個(gè)并讓其通行，同時(shí)記錄此車的編號(hào)，輸出此車的發(fā)車時(shí)間 。 設(shè)計(jì) V（ i）函數(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的流逝，紅綠燈的轉(zhuǎn)換以及無車標(biāo)志的轉(zhuǎn)換，同時(shí)輸出上一時(shí)刻調(diào)用 設(shè)計(jì)東西調(diào)度函數(shù) 以及南北調(diào)度函數(shù) 在互斥方向無車且綠燈狀態(tài)下循環(huán)調(diào)用 P、 設(shè)計(jì) 函數(shù)用來提供程序的輸入 接口，并實(shí)現(xiàn)南北東西方向函數(shù)的交叉調(diào)度，以及預(yù)測(cè)車輛出發(fā)時(shí)間的輸出顯示。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 8 程圖 程序流程圖 交通信號(hào)燈模擬程序，運(yùn)行開始時(shí)顯示制作人信息，確定后按要求輸入各個(gè)方向的車輛數(shù)量，之后輸入初始紅綠燈狀況并輸入要記錄的車輛的來向和車輛編號(hào)。組程序的流程圖如圖 3示。 開始結(jié)束顯示制作人信息是否繼續(xù)歡迎進(jìn)入a=1a=2L0=L0=1一次輸入東西南北的車輛數(shù)四個(gè)方向有車否c o u t 0M a x i = M a x i - 1P T = T i m ec o u t = 0M a x i = - 1c o u t #; ; 30; S=1,; =30; 2; X4; ( ( ; ; ; (i) /P 函數(shù)， i 為方向判斷標(biāo)志 axi0) i = ii+;/當(dāng)前車輛編號(hào) =i&Ri=) i = iRi+; =i&Ri= ) axi=0) i=) axi=0) i=L0=1&1)/綠燈有時(shí)間且南北無車 b = 0; P(b); V(b); 1=0) ; 0&L1=1&1)/綠燈有時(shí)間且東西無車 a = 2; P(