操作系统实验报告：Windows与Linux下的生产者消费者问题

"1120170117-张惟振-31 - 操作系统课程设计实验报告" 这篇实验报告详细介绍了基于操作系统的一个经典多进程通信问题——生产者消费者问题。实验的主要目标是让学生熟悉Windows和Linux操作系统中的进程通信机制，以及如何使用信号量来控制多进程对共享内存的互斥访问。实验中，通过模拟两个生产者和三个消费者的过程，实现了在共享缓冲区中添加和读取数据的功能。 实验内容包括一个容量为3的缓冲区，初始为空。生产者进程随机间隔时间向缓冲区添加数据，若缓冲区已满，则会等待消费者取出数据后再继续添加，这一过程重复6次。消费者则随机等待后从缓冲区读取数据，如果缓冲区为空，则等待生产者填充后再读取，此过程重复4次。每次操作的时间和缓冲区状态都会被记录并显示。 实验环境使用了Windows 10和Ubuntu 18.04.3 LTS操作系统，硬件配置为Intel Core i5-7200U CPU。 在程序设计与实现部分，实验采用了信号量机制来实现同步和互斥。具体来说，设置了三个信号量：mutex（互斥信号量）、full（记录缓冲区已满位置的个数）、empty（记录缓冲区空位置的个数）。初始时，mutex值为1，full和empty分别为0和3。 在Windows系统中，实验利用了以下API来实现这一功能： 1. CreateFileMapping() 创建文件映射对象，用于共享内存。 2. MapViewOfFile() 将文件映射对象映射到进程地址空间。 3. OpenFileMapping() 打开已存在的文件映射对象。 4. UnmapViewOfFile() 取消文件映射对象的映射。 5. CreateSemaphore() 创建信号量。 6. OpenSemaphore() 打开已有的信号量。 7. ReleaseSemaphore() 增加信号量的值。 8. CloseHandle() 关闭打开的句柄。 而在Linux系统中，使用了以下API： 1. semget() 创建一个新的信号量集。 2. semctl() 对信号量集进行控制操作。 实验的实现不仅涉及到了进程通信的基础知识，还涉及到具体的系统调用和API使用，这为学生提供了实际操作和理解操作系统底层原理的机会。通过这样的实验，学生能够深入理解进程间的同步与互斥，以及信号量在并发控制中的作用，对于提升操作系统理论与实践能力大有裨益。