EOS内核同步对象实战：生产者-消费者问题与信号量调试

本次实验主要围绕操作系统中的进程同步机制展开，特别是利用EOS内核提供的信号量来解决经典的问题——生产者-消费者问题。实验旨在帮助学生理解并掌握信号量的基本概念、状态和使用方法，以及它们在解决并发问题中的关键作用。 实验的核心原理来自《操作系统》第5章5.3节，这里介绍的同步对象包括信号量，但实验并未涉及事件同步。生产者-消费者问题是通过模拟生产者生产产品并放入缓冲区，消费者从缓冲区中取出产品消费，以展示信号量如何控制并发访问资源，避免数据竞争。在这个过程中，学生将学习如何创建线程，并通过EOSAPI函数CreateThread进行操作。 具体实验步骤如下： 1. 阅读和理解5.2节关于创建线程的内容，这有助于后续在EOS应用程序中正确调用CreateThread函数。 2. 实践操作：在提供的参考源代码文件pc.c中，查看第69行的代码，这里创建了一个Empty信号量。设置断点以调试信号量的创建过程，深入理解PsCreateSemaphoreObject函数的工作原理，即在EOS内核内存中创建信号量对象，并初始化其成员。 3. 跟踪PsInitializeSemaphore函数（第19行），观察初始化信号量结构体时，参数是如何映射到实际对象的。在这个函数中，会设置初始计数值，如Empty信号量的初始值为BUFFER_SIZE。 4. 单步调试，观察信号量结构体成员的变化，同时分析调用堆栈，了解函数的调用层次。在实践中，学生需理解如何使用信号量的P（请求）和V（释放）操作来协调生产者和消费者的同步。 5. 实现等待超时唤醒功能的改写，这要求学生对信号量的工作原理有深入理解，以便实现有限等待，即当信号量数量不足时，让等待的进程能在指定时间内被唤醒。 6. 在整个实验过程中，不断检查和调整代码，确保程序的正确性，并通过调试工具观察和学习进程同步的动态变化。 通过这次实验，学生不仅能掌握信号量的使用技巧，还能提升他们对操作系统内部工作机制的理解，以及处理并发问题的能力。同时，生产者-消费者问题的实例也将锻炼他们的抽象思维和问题解决能力。