《北交大操作系统作业-进程同步实验.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北交大操作系统作业-进程同步实验.doc（10页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、进程同步实验2实验目的2实验过程21.制造混乱2实验结果：4结果分析：4 2.mutex 方案5实验结果:6结果分析:7 3.软件方案7实验结果：10结果分析：11进程同步实验实验目的讨论临界区问题及其解决方案。实验首先创建两个共享数据资源的并发线程。在没有同步控制机制的情况下，我们将看到某些异常现象。针对观察到的现象，本实验采用两套解决方案： 利用 Windows 的 mutex 机制 采用软件方案然后比较这两种方案的性能优劣。实验过程1.制造混乱Windows 操作系统支持抢先式调度，这意味着一线程运行一段时间后，操作系统会暂停其运行并启动另一线程。也就是说，进程内的所有线程会以不可预知的
2、步调并发执行。为了制造混乱，我们首先创建两个线程 t1 和 t2。父线程（主线程）定义两个全局变量，比如 accnt1 和 accnt2。每个变量表示一个银行账户，其值表示该账户的存款余额，初始值为 0。线程模拟在两个账户之间进行转账的交易。也即，每个线程首先读取两个账户的余额，然后产生一个随机数r，在其中一个账户上减去该数，在另一个账户上加上该数。线程操作的代码如下：#include #include #include int accnt1 = 0; int accnt2 = 0;double begin=0,end=0,time=0;int i=1; DWORD WINAPI run( L
3、PVOID p) int counter=0; int tmp1, tmp2, r; begin=GetTickCount(); do tmp1 = accnt1; tmp2 = accnt2; r = rand(); accnt1 = tmp1 + r; accnt2 = tmp2 - r; counter+; while ( accnt1 + accnt2 = 0 &counter); end=GetTickCount(); time=end-begin; printf (counter=%dn, counter);printf (进程%d用时 %lf n, i,time);i+;coun
4、ter =0;return 0; int main(int argc, char *argv) CreateThread(NULL,0,run,NULL,0,NULL); CreateThread(NULL,0, run,NULL,0,NULL); system(PAUSE); return 0; 实验结果：结果分析：两个线程执行相同的代码。由于执行过程相互交叉，某线程就有可能访问到新的 accnt1 值和老的 accnt2 值，从而导致账户余额数据发生混乱。线程一旦检测到混乱的发生，便终止循环并打印交易的次数 (counter)。从实验结果可看出，每次进程二可全部完成，但是用时不一定，而进程
5、一不一定能全部完成。2.mutex 方案利用 mutex 对象，可以方便地实现临界区保护。进入临界区时（在第一个读操作之前），锁住 mutex 对象；离开临界区时（在第二个写操作之后），打开 mutex 对象。线程的阻塞与唤醒由系统管理，程序员无需干预。以下给出的是在 Windows 操作系统下有关 mutex 对象操作的代码。#include #include #include int accnt1 = 0;int accnt2 = 0;double begin=0,end=0,time=0;HANDLE hMutex ;int i=1;DWORD WINAPI run( LPVOID p)
6、 int counter=0 ; int tmp1, tmp2, r; WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE); begin=GetTickCount(); do tmp1 = accnt1; tmp2 = accnt2; r = rand(); accnt1 = tmp1 + r; accnt2 = tmp2 - r; counter+; while ( accnt1 + accnt2 = 0 &counter); end=GetTickCount(); time=end-begin; printf (进程%d 用时 %lf n, i,time); prin
7、tf (%dn, counter); i+; ReleaseMutex(hMutex); counter =0;int main(int argc, char *argv) hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); CreateThread(NULL,0,run,NULL,0,NULL); CreateThread(NULL,0, run,NULL,0,NULL); system(PAUSE); return 0;实验结果:结果分析:进程一平均用时：28.4毫秒，进程二平均用时：28毫秒，进程一和进程二都完成的平均用时是56.4毫秒。从运行结果可以看出，利用
8、mutex方案可以较为有效地解决临界资源访问问题。进程一和进程二在次测试中都能够准确完成。且进程一和进程二用时较为接近。3.软件方案假设操作系统没有提供同步原语。这时，我们只能通过编程语言对变量的操作实现临界区保护。设计方案如下：#include #include #include int accnt1 =0, accnt2 =0;DWORD WINAPI run_1( LPVOID p) int counter=0; int tmp1=0, tmp2=0, r; double begin=0,end=0,time=0; begin=GetTickCount(); do tmp1 = accn
9、t1; tmp2 = accnt2; r = rand(); accnt1 = tmp1 + r; accnt2 = tmp2 - r; counter+; while ( accnt1 + accnt2 = 0 &counter); printf (进程一counter=%dn, counter); end=GetTickCount(); time=end-begin; printf (进程一用时：%lfn, time); counter=0; return 0;DWORD WINAPI run_2( LPVOID p) int counter=0; int tmp1=0, tmp2=0,
10、r; double begin=0,end=0,time=0; begin=GetTickCount(); do tmp1 = accnt1; tmp2 = accnt2; r = rand(); accnt1 = tmp1 + r; accnt2 = tmp2 - r; counter+; while ( accnt1 + accnt2 = 0 &counter); printf (进程二counter=%dn, counter); end=GetTickCount(); time=end-begin; printf (进程二用时：%lfn, time); counter=0; return
11、 0;int main(int argc, char *argv) int c1=0,c2=0; int will_wait; while(1) c1 = 1; will_wait = 1; while( c2& (will_wait=1) ); CreateThread(NULL,0,run_1,NULL,0,NULL); /break; c1=0; break; while(1) c2 = 1; will_wait = 2; while( c1& (will_wait=2) ); CreateThread(NULL,0,run_2,NULL,0,NULL); / break; c2 = 0; break; system(PAUSE); return 0;实验结果：结果分析：从进程一和进程二中选取都完成了次计算的进程，选取五次计算平均结果。得进程一平均用时：31毫秒，进程二平均用时：25.2毫秒，进程一和进程二完成的平均用时是56.2毫秒.mutex方案与软件方案相比，用时较为接近，进程一和进程二的执行前后顺序不一定。但是在软件方案中，进程一和进程二在测试中不一定能够执行完次，此方案不能对进程有效加解锁。疑问：从代码分析，c1和c2解决了资源的互斥访问，will_wait解决了“饥饿”现象，但是为什么执行结果和分析的不一样？