山东大学操作系统实验：信号量实现N线程同步屏障

在山东大学软件学院的一次操作系统课程设计实验中，学生被要求完成Lab3任务，即使用信号量来解决多线程（N线程）的屏障问题。实验目标明确，强调了操作系统信号量机制在并发编程中的应用，旨在通过编写实际代码，让学生理解如何控制多个线程之间的执行顺序，确保它们按照特定的顺序访问共享资源，从而避免数据竞争和死锁。 实验报告的参与者是多组同学，每组成员都达到了优秀的成绩，这表明他们对所学知识的掌握程度较高。实验的硬件环境配置相对统一，使用的是联想小新Pro-13系列笔记本电脑，搭载Intel Core i5-10210U处理器，16GB运行内存，这样的配置能满足实验对于高性能计算的需求。实验在Windows 10操作系统下进行，同时借助虚拟机软件VMware Workstation 16以及Linux Ubuntu 20.04.3 LTS Desktop环境进行开发，这涵盖了两种常见的开发平台，以便学生们能够适应不同的软件环境。 在软件工具方面，学生使用了GCC/G++版本9.4.0作为C/C++编译器，以及MIPS交叉编译器gcc-2.8.1-mips.tar.gz，这些工具有助于在不同架构上编译和运行程序。此外，实验还涉及到使用 Nachos-3.4-UALR-2022这个操作系统模拟器，它提供了一个实践操作系统的平台，学生们可以在此环境中设计和测试并发控制算法，包括信号量在内的同步原语。 实验的具体内容可能包括创建一个或多线程程序，每个线程需要等待信号量变为可用状态才能继续执行，从而实现线程间的同步和协调，确保所有线程在某个特定时刻完成各自的准备工作后，再进入下一个阶段。这需要学生深入理解信号量的工作原理，即它如何作为公共资源的控制工具，以及如何通过互斥和P/V操作来管理线程间的并发行为。 总结来说，这次实验不仅锻炼了学生的编程技能，还强化了他们对操作系统内部机制的理解，特别是信号量在并发控制中的关键作用。通过完成这样的任务，学生们不仅能提升解决实际问题的能力，也能够为后续的系统编程、分布式系统等课程打下坚实的基础。