操作系统课程设计(采用读写平等策略的读者写者问题)完整版内含代码.pdf

【操作系统课程设计——读写平等策略的读者写者问题】是一个经典的多进程同步问题，旨在让学生深入理解操作系统中并发控制的原理与实践。本课程设计的主要目标是通过编写和调试程序，实现一个模拟系统，该系统能够处理多个读者和写者的并发访问，遵循特定的读写策略。 1. **课程设计内容与要求**： - **核心问题**：设计一个程序，模拟一个共享数据区域，允许读者读取和写者写入，同时确保数据的一致性和访问的公平性。 - **读写策略**：读写互斥（同一时间只能有一个进程写）、写写互斥（同一时间只能有一个进程写）、读写平等（按进程到达顺序进入，有写者则阻塞后续读者，有读者则阻塞后续写者）。 - **功能要求**：用户可输入读者和写者的ID、进入内存时间和读写时间；支持动态增加进程；能从外部文件读取初始数据；通过可视化界面展示运行状态，可暂停查看；并需考虑进程的调度和同步。 2. **实验原理分析**： - **问题描述**：共享数据区可能为文件或其他存储，读取不受限制，写入需互斥，避免数据冲突。 - **算法思想**：利用三个链表（h1、h2、h3），h1存储输入信息，h2根据时间排序后存入h3执行。排序考虑读写顺序，确保公平性。 3. **主要功能模块**： - **数据结构**：关键的数据结构包括用于存储读者和写者信息的链表，以及用于表示读写状态的数据结构。 - **测试用例与运行结果**：设计不同的测试场景，验证程序的正确性和性能，如多个读者同时读，单个写者写入，读者与写者交替等。 在实际实现过程中，可以使用如P/V操作（信号量）来实现进程间的同步和互斥。例如，可以设置多个信号量，如读者计数器（记录当前阅读中的读者数量）、写者信号量（限制写进程数量）和读写锁（控制读写权限）。在代码中，每个进程都需要进行相应的P（请求资源）和V（释放资源）操作，以确保正确的并发控制。 此外，为了实现读写平等策略，需要在读者和写者进入共享数据区之前进行判断，如果当前有写者在写，新来的读者需要等待；如果已有读者在读，新来的写者也需等待。这种策略需要通过细致的逻辑控制和同步机制来实现。 最后，通过编写课程设计报告，学生需要总结设计过程中的挑战、解决方案以及对所学知识的应用，同时列出参考文献，以展示其对操作系统理论的理解和实践经验。 总结，本课程设计是一个全面锻炼学生操作系统原理应用能力的项目，涵盖并发控制、进程同步、数据结构和程序设计等多个方面，对于培养学生的实战技能和问题解决能力具有重要意义。