操作系统课程设计.docx

操作系统课程设计是计算机科学与技术专业学生的重要实践环节，它涵盖了多个核心概念，如进程管理、进程调度以及经典的读者写者问题。在这个课程设计中，学生将通过编程实践深入理解这些概念。 读者写者问题是多线程编程中一个经典的问题，涉及到并发访问共享资源的同步控制。在该问题中，有一组读者和一组写者，读者可以同时读取数据，而写者在写入数据时必须独占资源。设计中使用了信号量机制来解决这个问题。信号量是一种用于同步进程和线程的工具，它提供了一种在并发环境下控制对公共资源访问的方法。 1. 互斥信号量 `wmutex`：确保读写操作的互斥。当有读者或写者正在读写时，其他读者或写者必须等待。只有当 `Readcount`（正在读的进程数目）等于0时，写者才能获得 `wmutex`，进行写操作。反之，读者在读取之前需要检查 `Readcount`，如果为0，则获取 `wmutex`。 2. 信号量 `rmutex`：用于控制读者对 `Readcount` 的访问，防止读者之间的竞争条件。当读者开始阅读时，它会获取 `rmutex`，增加 `Readcount`，然后释放 `rmutex`。结束阅读时，读者再次获取 `rmutex`，减少 `Readcount`，并在 `Readcount` 变为0时释放 `wmutex`，允许写者写入。 在提供的源代码中，使用Python的`threading`库实现了读者优先的读者写者问题。代码定义了两个信号量 `Wmutex` 和 `Rmutex`，以及一个全局变量 `Rcount`。`reader()` 函数代表读者线程，`writer()` 函数代表写者线程。每个函数中都包含了获取和释放信号量的逻辑，以确保资源访问的正确性。在主程序中，随机生成读写任务列表，并创建相应的线程进行执行。 另一方面，写者优先的解决方案与读者优先类似，但会有所不同，通常会通过优先级更高的调度策略或者额外的条件判断来确保写者能尽快获得资源。这部分代码虽然没有给出，但实现方式可能包括在读者线程中增加额外的检查，使得在写者等待时，新的读者线程不会立即开始，而是等待写者完成。 通过这样的课程设计，学生不仅能学习到操作系统的基本理论，还能提升实际编程解决并发问题的能力。这有助于他们在未来的工作中更好地处理多线程环境下的资源管理与同步问题。