操作系统优秀课程设计哲学家进餐问题.doc

操作系统课程设计 课程设计题目:哲学家进餐问题 姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 指导老师： 6月10日目录1设计题目和要求21.1试验目标21.2初始条件22 总体设计思想及相关知识32.1总体设计思想32.2 临界区互斥编程原理32.3开发环境和工具33模块说明3 3.1 状态改变模块44. 部分源程序代码及测试结果65. 课设总结7参考文件81设计题目和要求1.1试验目标经过实现哲学家进餐问题同时,深入了解和掌握进程同时和互斥原理。用C+进行线程创建和撤销代码相对来说比较简单，因为封装比较多，我们能做就是创建和调用。当然，代码中也有部分复杂地方，不是对线程操作，而是相关界面显示和操作，单个线程轻易创建和撤销，但难是合理“监控”和组织多个线程并立即进行状态显示。即使用程序语言实现了进程创建（当然，这是在并不会理论情况下），但还是没搞清理论实质。可能理论更抽象些吧。在日常编程中，即使常常碰到过要使用多线程问题，但没有去试过从操作系统角度去考虑线程运行，在以后学习中，我想还是会深入了解和学习这方面东西。1.2设计要求哲学家有N个，也定全体抵达后开始讨论：在讨论间隙哲学家进餐，每人进餐时全部需使用刀、叉各一把，全部哲学家刀和叉全部拿到后才能进餐。哲学家人数、餐桌上部署自行设定，实现刀和叉互斥使用算法程序实现。（1）操作系统：windows（2）程序设计语言：C+（3）设定圆桌上有六个哲学家，三对刀叉，以下图摆放：图1-1 哲学家进餐问题设定图2 总体设计思想及相关知识2.1总体设计思想哲学家生活就是思索和吃饭，即思索，就餐，再思索，往复循环。要求是：每一个哲学家只有在拿到在她左右刀叉后，才能够就餐；哲学家只能先拿一把刀或叉，再去拿另一把刀或叉，而不能同时去抓她旁边两把餐具，也不能从其它哲学家手中抢夺餐具；哲学家每次就餐后必需放下她手中两把餐具后恢复思索，不能强抓住餐具不放。设计一个程序，能够显示目前各哲学家状态和桌上餐具使用情况，并能无死锁推算出下一状态各哲学家状态和桌上餐具使用情况。即设计一个能安排哲学家正常生活程序。为哲学家设计3种状态，即“等候”“进餐”“思索”。每个哲学家反复进行“等候”-“进餐”-“思索”行动循环。其中：“等候”-“进餐”：只有一个哲学家处于等候进餐状态，且左右手两边餐具全部处于“空闲”状态时，能够发生这种状态改变。此状态改变发生后，哲学家拿起左右手两边餐具。“进餐”-“思索”：此状态改变发生后，哲学家放下左右手上餐具。餐具状态由“使用中”转变为“空闲”。“思索”-“等候”：哲学家思索结束后，无条件转入等候状态。由上所述，程序中应设置6个元素信号量数组，tools6，用来保持哲学家之间同时。2.2 临界区互斥编程原理不管是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必需互斥地对它进行访问。每个进程中访问临界资源那段代码称为临界区（Critical Section）。 每个进程中访问临界资源那段程序称为临界区（Critical Section）（临界资源是一次仅许可一个进程使用共享资源）。每次只准许一个进程进入临界区，进入后不许可其它进程进入。不管是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必需互斥地对它进行访问。本程序关键使用了EnterCriticalSection (&cs)和LeaveCriticalSection (&cs)两个函数实现临界区互斥，临界区用EnterCriticalSection (&cs)来进入，LeaveCriticalSection (&cs)用来离开临界区。2.3开发环境和工具系统平台：WINDOW环境实现语言：C+开发工具：Visual C+6.03.模块说明本人在此次课程设计中，打开visual C+新建projectwin32 console application 建立一个zxm工程。利用工作区间打开zxm.cpp编译。Philosopher-number:int-status:int+Philosopher(in num:int)+find() const:int+getinfo() const:int+Change():void图3-1 哲学家类UML图（该图叙述了zxm.cpp文件关键结构：创建一个philosopher类，在philosopher类中定义了status、number整型组员变量。Philosopher（）结构函数，find()、getinfo()、change()组员函数） 图3-3 状态改变模块Change()步骤图 4. 部分源程序代码部分源代码：void Philosopher:Change() /Philosopher类中change组员函数 EnterCriticalSection (&cs) /进入临界区 if(status=1) /正在进餐 toolsnumber%5=true; /放下左手工具 tools(number-1)%5=true; /放下右手工具 status=2; /改变状态为思索 else if(status=2) /思索中 status=0; /改变状态为等候 else if(status=0) /等候中 if(toolsnumber%5&tools(number-1)%5) /左右手两边工具均为空闲状态 toolsnumber%5=false; /拿起左手工具 tools(number-1)%5=false; /拿起右手工具 status=1; LeaveCriticalSection (&cs) 5. 测试及结果图5-1 程序运行开始界面6. 课设总结经过了前后共1周时间，我们小组三人艰辛完成了这次课程设计。由开始苹果问题到现在所处理哲学家进餐问题，不仅表现了我应急能力差，还反应出了对操作系统这门功课了解不到位，没有真正了解进程和线程创建和作用，线程同时和互斥。经过这次课程设计，我学到了很多书本学到知识和书本上学不到问题，体会到了对一个团体来说合作才是最关键，就算你一个人没日没夜做也不如大家一起思索一个小时。聪慧人往往是能很好利用身边人和资源。经过这次设计，我得到了一个很好理论联络实际机会，锻炼了经过理论处理实际问题能力。正所谓“实践出真知”，有些代码看上去没什么问题，不过实际运行起来就是不出正确结果。代码内部可能存在逻辑或语法等方面我们平时不会注意到小问题，经过这次课程设计，我积累了不少这么小问题处理方法。有些时候，学习到知识是次要，关键是学习知识方法。知识是死，人事活着。死读书就是读死书，作为一个现代大学生，我们应该充实发挥大脑，灵活利用、参考文件1. 计算机操作系统汤子瀛，哲凤屏西安电子科技大学学出版社2. .操作系统原理和实践教程周湘贞、曾宪权编，清华大学出版社。3 张丽芬，刘利雄操作系统试验教程清华大学出版社4,操作系统教程原理和实例分析孟静编，高等教育出版社5.Windows操作系统关键编程试验教程，宋晓宇编，中国铁道出版社。6操作系统试验教程，张丽芬、刘利雄、王全玉等编，清华大学出版社。