操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

名目.設(shè)計(jì)題目與要求1試驗(yàn)?zāi)康呐c設(shè)計(jì)要求1初始條件12總體設(shè)計(jì)思想及相關(guān)學(xué)問(wèn)1總體設(shè)計(jì)思想1臨界區(qū)互斥編程原理錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模塊說(shuō)明3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3程序各模塊流程圖4主程序模塊4狀態(tài)轉(zhuǎn)變模塊4返回哲學(xué)家狀態(tài)模塊5返回餐具狀態(tài)模塊5.源程序代碼5.測(cè)試及結(jié)果9.課設(shè)總結(jié)9參考文獻(xiàn)10cout?""<<P4.find()<<print(&P4)<<""?endl;cout?M"?endl;cout<<"若要連續(xù)下一狀態(tài)，輸入y；輸入其他，結(jié)束程序："；cin?con;Sleep(20);)DeleteCriticalSection(&cs);〃退出資源區(qū)return0;).測(cè)試及結(jié)果圖5-1程序運(yùn)行開(kāi)頭界面圖5-2哲學(xué)家狀態(tài)1圖5-3哲學(xué)家狀態(tài)2圖5-4哲學(xué)家狀態(tài)3圖5-5哲學(xué)家狀態(tài)4圖5-6退出程序.課設(shè)總結(jié)經(jīng)過(guò)了前后共2周的時(shí)間，我完成了這次課程設(shè)計(jì)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的學(xué)問(wèn)，留意到了很多課本上沒(méi)有提到的東西。而且，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我得到了一個(gè)很好的理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，熬煉了通過(guò)理論解決實(shí)際問(wèn)題的力量。正所謂“實(shí)踐出真知”，有些代碼看上去沒(méi)什么問(wèn)題，但是實(shí)際運(yùn)行起來(lái)就是不出正確結(jié)果。代碼內(nèi)部可能存在規(guī)律或語(yǔ)法等方面我們平常不會(huì)留意到的小問(wèn)題，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我積累了不少這樣小問(wèn)題的解決方法。設(shè)計(jì)中總會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題，遇到問(wèn)題勢(shì)必要自己分析問(wèn)題，通過(guò)各種渠道解決問(wèn)題，比如采用互聯(lián)網(wǎng)。這次課程設(shè)計(jì)也加強(qiáng)了我上網(wǎng)查數(shù)檢索問(wèn)題的力量。有些時(shí)候，學(xué)習(xí)到的學(xué)問(wèn)是次要的，重要的是學(xué)習(xí)學(xué)問(wèn)的方法。參考文獻(xiàn)[1]宗大華，宗濤，陳吉人著.操作系統(tǒng).北京：人民郵電出版社，2022[2]李愛(ài)華，程磊著.面相對(duì)象程序設(shè)計(jì)（C++語(yǔ)言）.北京：清華高校出版社,2022.設(shè)計(jì)題目與要求L1試驗(yàn)?zāi)康呐c設(shè)計(jì)要求試驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)現(xiàn)哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題的同步深化了解和把握進(jìn)程同步和互斥的原理。設(shè)計(jì)要求：哲學(xué)家有N個(gè)，也定全體到齊后開(kāi)頭爭(zhēng)論:在爭(zhēng)論的間隙哲學(xué)家進(jìn)餐，每人進(jìn)餐時(shí)都需使用刀、叉各一把，全部哲學(xué)家刀和叉都拿到后才能進(jìn)餐。哲學(xué)家的人數(shù)、餐桌上的布置自行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)刀和叉的互斥使用算法的程序?qū)崿F(xiàn)。1.2初始條件(1)操作系統(tǒng)：windows(2)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：C++(3)設(shè)定圓桌上有六個(gè)哲學(xué)家，三對(duì)刀叉，如下圖擺放：圖1-1哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題設(shè)定圖2總體設(shè)計(jì)思想及相關(guān)學(xué)問(wèn)總體設(shè)計(jì)思想哲學(xué)家的生活就是思索和吃飯，即思索，餓了就餐，再思索，循環(huán)往復(fù)。要求是：每一個(gè)哲學(xué)家只有在拿到位于他左右的刀叉后，才能夠就餐；哲學(xué)家只能先拿一把刀或叉，再去拿另一把刀或叉，而不能同時(shí)去抓他旁邊的兩把餐具，也不能從其他哲學(xué)家手中搶奪餐具；哲學(xué)家每次就餐后必需放下他手中的兩把餐具后恢復(fù)思索，不能強(qiáng)抓住餐具不放。設(shè)計(jì)一個(gè)程序，能夠顯示當(dāng)前各哲學(xué)家的狀態(tài)和桌上餐具的使用狀況，并能無(wú)死鎖的推算出下一狀態(tài)各哲學(xué)家的狀態(tài)和桌上餐具的使用狀況。即設(shè)計(jì)一個(gè)能支配哲學(xué)家正常生活的程序。為哲學(xué)家設(shè)計(jì)3種狀態(tài)，即“等待”“進(jìn)餐”“思索”。每個(gè)哲學(xué)家重復(fù)進(jìn)行“等待”->“進(jìn)餐”->“思索”的行動(dòng)循環(huán)。其中:“等待”->“進(jìn)餐”：只有一個(gè)哲學(xué)家處于等待進(jìn)餐狀態(tài)，且左右手兩邊的餐具都處于“空閑”狀態(tài)時(shí)，可以發(fā)生這種狀態(tài)轉(zhuǎn)變。此狀態(tài)轉(zhuǎn)變發(fā)生后，哲學(xué)家拿起左右手兩邊的餐具?！斑M(jìn)餐”?！八妓鳌保捍藸顟B(tài)轉(zhuǎn)變發(fā)生后，哲學(xué)家放下左右手上的餐具。餐具狀態(tài)由“使用中”轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱臻e”?！八妓鳌?>“等待”：哲學(xué)家思索結(jié)束后，無(wú)條件轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)。由上所述，程序中應(yīng)設(shè)置6個(gè)元素的信號(hào)量數(shù)組，tools[6],用來(lái)保持哲學(xué)家之間的同步。臨界區(qū)互斥編程原理不論是硬件臨界資源，還是軟件臨界資源，多個(gè)進(jìn)程必需互斥地對(duì)它進(jìn)行訪問(wèn)。每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)(CriticalSection)。每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū)(CriticalSection)(臨界資源是一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的共享資源)。每次只準(zhǔn)許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)，進(jìn)入后不允許其他進(jìn)程進(jìn)入。不論是硬件臨界資源，還是軟件臨界資源，多個(gè)進(jìn)程必需互斥地對(duì)它進(jìn)行訪問(wèn)。本程序主要使用了EnterCriticalSection(&cs)和LeaveCriticalSection(&cs)兩個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)互斥。EnterCriticalSection(&cs)用來(lái)進(jìn)入臨界區(qū)，LeaveCriticalSection(&cs)用來(lái)離開(kāi)臨界區(qū)。開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具系統(tǒng)平臺(tái)：WINDOW環(huán)境實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言：C++開(kāi)發(fā)工具：VC++6.03數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模塊說(shuō)明3.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Philosopher-number:int-status:int+Philosopher(innum:int)+find()const:int+getinfo()constant+Change():void圖3-1哲學(xué)家類的UML圖程序中定義一個(gè)哲學(xué)家類，包含兩個(gè)私有對(duì)象和四個(gè)公有對(duì)象。Number對(duì)象：報(bào)訊哲學(xué)家的編號(hào)。Status對(duì)象：用于保存當(dāng)前該哲學(xué)家的狀態(tài)，0表示正在等待（即處于饑餓狀態(tài)）1表示得到餐具正在吃飯，2表示正在思索Philosopher（intnum）方法：哲學(xué)家類構(gòu)造函數(shù)，參數(shù)num表示哲學(xué)家編號(hào)find。const方法：返回該哲學(xué)家編號(hào)getinfo。const方法：返回哲學(xué)家產(chǎn)前狀態(tài)Change。方法：依據(jù)題目要求轉(zhuǎn)變哲學(xué)家的狀態(tài)（等待-＞進(jìn)餐-＞思索-＞等待）此外，程序中包含一個(gè)公有對(duì)象，bool類型數(shù)組tools[6],用來(lái)保存6把餐當(dāng)前狀態(tài)：true表示該餐具當(dāng)前空閑，false表示該餐具當(dāng)前正被使用。程序中還包含兩個(gè)公有函數(shù)：print和toolstatus。Print用來(lái)返回一個(gè)哲學(xué)家的狀態(tài)，toolstatus用來(lái)返回一個(gè)餐具的狀態(tài)。3.2程序各模塊流程圖主程序模塊圖3-2主程序模塊流程圖狀態(tài)轉(zhuǎn)變模塊圖3-3狀態(tài)轉(zhuǎn)變模塊Change。流程圖返回哲學(xué)家狀態(tài)模塊圖3-4返回哲學(xué)家狀態(tài)模塊print。流程圖返回餐具狀態(tài)模塊圖3-5返回餐具狀態(tài)模塊toolstatus(boola)流程圖4.源程序代碼〃試驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)現(xiàn)哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題的同步深化了解和把握進(jìn)程同步和互斥的原理?！ㄔO(shè)計(jì)要求：哲學(xué)家有N個(gè)，也定全體到達(dá)后開(kāi)頭爭(zhēng)論：在爭(zhēng)論的間隙哲學(xué)家進(jìn)餐，〃每人進(jìn)餐時(shí)都需使用刀、叉各一把，全部哲學(xué)家刀和叉都拿到后才能進(jìn)餐。哲學(xué)家的人數(shù)、〃餐桌上的布置自行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)刀和叉的互斥使用算法的程序?qū)崿F(xiàn)。#include<windows.h>#include<time.h>#include<string>#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespacestd;booltools⑹；〃全局變量，用餐工具CRITICAL_SECTIONcs;〃信號(hào)量，在線程中使用，臨界區(qū)classPhilosopher(private:intnumber;intstatus;/*標(biāo)記當(dāng)前哲學(xué)家的狀態(tài),0表示正在等待(即處于饑餓狀態(tài)),1表示得到兩支筷子正在吃飯,2表示正在思索*/public:Philosopher(intnum=O):status(2),number(num){}intfind()const{returnnumber;}intgetinfo()const{returnstatus;}voidChange();〃狀態(tài)轉(zhuǎn)變函數(shù))；voidPhilosopher::Change()(EnterCriticalSection(&cs);〃進(jìn)入臨界區(qū)if(status==l)〃正在進(jìn)餐(tools[number%6]=true;〃放下左手工具tools[(number-l)%6]=true;〃放下右手工具status=2;〃轉(zhuǎn)變狀態(tài)為思索)elseif(status==2)〃思索中(status”；〃轉(zhuǎn)變狀態(tài)為等待)elseif(status==O)〃等待中{if(tools[number%6]&&tools[(number-l)%6])〃左右手兩邊工具均為空閑狀態(tài)(tools[number%6]=false;〃拿起左手工具tools[(number-l)%6]=false;〃拿起右手工具status=l;})LeaveCriticalSection(&cs);)stringprint(Philosopher*pA)(//pA->Change();inti=pA->getinfo();stringstr;if(i==O)str="等待";elseif(i==l)str="就餐";elsestr="思索returnstr;)stringtoolstatus(boola)(stringstate;if(a==true)state="閑”;if(a==false)state="用"；returnstate;)intmain()(charcon=V;〃推斷是否連續(xù)for(inti=0;i<6;i++)tools[i]=true;/[3組刀叉都未使用，初始化PhilosopherP1(1)/P2(2),P3(3)/P4(4),P5(5),P6(6);InitializeCriticalSection(&cs);〃初始化初始化臨界區(qū)cout?M狀態(tài)說(shuō)明示意圖："?endl;cout?N"(v'1哲學(xué)家0號(hào)的狀態(tài)"<<"“vvendl;cout<<"哲學(xué)家5號(hào)的狀態(tài),,<<“,,?,,X3的狀態(tài),,<<"刀1的狀態(tài)"?"哲學(xué)家1號(hào)的狀態(tài),,<<endl;cout?H"?"713的狀態(tài)“<<""?"叉1的狀態(tài)"?endl;coutvv”哲學(xué)家4號(hào)的狀態(tài)”"?HX2的狀態(tài)“<<",,?,,7U2的狀態(tài)"?"哲學(xué)家2號(hào)的狀態(tài)"<<endl;cout?H“<<“哲學(xué)家3號(hào)的狀態(tài)Zvendl;cout<<“餐具的狀態(tài)，“用”表示使用中，“閑”表示空閑中?！?lt;<endl;cout?N"?endl;cout<<"哲學(xué)家們開(kāi)頭生活："<<endl;cout?endl;cout?endl;while(con==,y')(Pl.Change();P2.Change();P3.Change();P4.Change();P5.Change();P6.Change();cout<<"當(dāng)前狀態(tài)為："<<endl;cout?""?Pl.find()?print(&Pl)?""?endl;cout?R6.find()?print(&P6)?""?toolstat