操作系统专业课程设计哲学家进餐问题.docVIP

目录

TOC\o1-3\h\z\u1．设计题目和要求 1

1.1试验目标和设计要求 1

1.2初始条件 1

2总体设计思想及相关知识 2

2.1总体设计思想 2

2.2临界区互斥编程原理 3

2.3开发环境和工具 3

3数据结构和模块说明 4

3.1数据结构 4

3.2程序各模块步骤图 5

3.2.1主程序模块 5

3.2.2状态改变模块 6

3.2.3返回哲学家状态模块 7

3.2.4返回餐具状态模块 8

4.源程序代码 9

5.测试及结果 14

6.课设总结 16

参考文件 17

1．设计题目和要求

1.1试验目标和设计要求

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。

设计要求：哲学家有N个,也定全体到齐后开始讨论: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。

1.2初始条件

（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，饿了就餐，再思索，循环往复。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，tools[6]，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（CriticalSection）。

每个进程中访问临界资源那段程序称为临界区（CriticalSection）（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。

EnterCriticalSection(cs)用来进入临界区，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：VC++6.0

3数据结构和模块说明

3.1数据结构

Philosopher

-number:int

-status:int

+Philosopher(innum:int)

+find()const:int

+getinfo()const:int

+Change():void

图3-1哲学家类UML图

程序中定义一个哲学家类，包含两个私有对象和四个公有对象。

Number对象：报讯哲学家编号。

Status对象：用于保留目前该哲学家状态，0表示正在等候（即处于饥饿状态）1表示得到餐具正在吃饭，2表示正在思索

Philosopher(intnum)方法：哲学家类结构函数，参数num表示哲学家编号

find()const方法：返回该哲学家编号

getinfo()const方法：返回哲学家目前状态

Change()方法：依据题目要求改变哲学家状态（等候-进餐-思索-等候…………）

另外，程序中包含一个公有对象，bool类型数组tools[6]，用来保留6把餐目前状态：true表示该餐具目前空闲，false表示该餐具目前正被使用。

程序中还包含两个公有函数：print和toolstatus。Print用来返回一个哲学家状态，toolstatu