操作系统实验：缓冲池模拟与实现

"缓冲池模拟及实现.pdf" 这篇文档主要介绍了如何模拟和实现缓冲池的概念，以供XX理工大学软件工程专业的学生进行操作系统课程的实验。实验的主要目的是让学生掌握缓冲池的构造和使用方法，并通过并发执行输入、计算和输出进程来实践这一概念。 缓冲池是一种在操作系统中用于提高系统效率的数据结构，它包含了多个可以重复使用的缓冲区。在本实验中，缓冲池被设计成一个固定大小（默认50个）的链表，每个缓冲区由`Buffer`结构体表示，包含缓冲区号（BufNo）、缓冲内容（buf）以及指向下一个缓冲区的指针（next）。实验中，缓冲池分为三种类型：EMQ0（空缓冲队列）、INQ1（输入缓冲队列）和OUTQ2（输出缓冲队列）。 实验内容主要包括以下几个部分： 1. 整体设计：实验设计了三个线程——输入线程、计算线程和输出线程，这些线程并发执行以模拟实际操作系统的并行处理。同时，设计了三个队列（空缓冲队列、输入队列和输出队列），其中空缓冲队列用于提供新的缓冲区，输入和输出队列则分别用于存放待处理和处理完的数据。为了确保线程安全，还需要实现队列的同步与互斥机制，以防止数据竞争问题。 2. 数据构造：实验中，缓冲池是一个动态的链表，初始为空。当需要输入数据时，可以从空缓冲队列中获取一个缓冲区，将其挂载到输入队列的末尾。计算线程处理数据后，会将缓冲区挂载到输出队列，等待输出。 3. 线程函数声明：实验定义了三个线程函数，分别是InputThreadFunc（输入线程）、OutputThreadFunc（输出线程）和CalThreadFunc（计算线程）。这些函数负责处理各自线程的任务，如读取输入、计算数据和写入输出。 4. 队列操作函数：putBuf函数用于将缓冲区挂载到指定类型的队列尾部，而getBuf函数则从队列头部取出一个缓冲区。这两个函数是实现缓冲池的关键，它们需要处理队列同步和互斥的问题，确保数据的一致性。 5. 构造缓冲池函数：ConstructBuffer函数用于初始化缓冲池，可能包括分配内存、创建队列头尾指针等操作。 6. 线程句柄：实验还涉及到了线程的创建和管理，每个线程都有其对应的句柄（HANDLE），这些句柄用于启动线程并控制其执行。 通过这个实验，学生不仅能够理解缓冲池的工作原理，还能深入学习到多线程编程、队列操作以及同步与互斥等操作系统中的重要概念。这对于他们未来在系统级编程和性能优化方面的能力提升有着积极的作用。