操作系统实验指南：生产者消费者问题与银行家算法

"2012操作系统实验指导书" 操作系统实验是计算机科学教育中至关重要的一环，它帮助学生理解和掌握操作系统的基本原理和实际应用。这份2012年的实验指导书涵盖了两个关键实验：生产者和消费者问题以及死锁避免（银行家算法）。 实验一：生产者和消费者问题 生产者和消费者问题是多线程编程中的经典模型，用于展示并发执行、同步和互斥的概念。实验目的是让学生熟悉如何编写程序来实现这一模型，同时理解同步互斥算法的重要性。在这个实验中，学生需要： 1. 创建生产者和消费者线程，这两个线程分别模拟商品的生产和消耗。 2. 设计规则，如生产者每次只生产一种产品，消费者每次可以消费一个产品，而两者共享一个具有固定数量（n）缓冲区的缓冲池。 3. 实现互斥访问，确保任何时刻只有一个生产者或消费者可以使用缓冲池，防止数据竞争。 4. 避免死锁，确保消费者不会尝试从空缓冲池取产品，生产者也不会向已满的缓冲池投放产品。 实验所需的工具是PC兼容机，通过编程实现上述逻辑，可以选用各种支持多线程的编程语言，如C++、Java或Python。 实验二：死锁避免（银行家算法） 死锁是多任务环境下操作系统可能遇到的问题，银行家算法是解决这个问题的一种策略。实验目标是让学生了解死锁的产生条件，并掌握如何在动态资源分配过程中使用银行家算法避免死锁。 实验内容包括： 1. 模拟进程链表，每个进程都有其最大资源需求。 2. 进程根据需求实时提出资源请求，但在分配前会检查是否可能导致系统进入不安全状态。 3. 使用Dijkstra的银行家算法检查系统安全性，只有当存在安全序列，即能保证所有进程都能完成的进程执行顺序，才会进行资源分配。 实验涉及的数据结构包括： 1. 可用资源向量`avail`，记录每种资源的当前可用数量。 2. 进程链表，每个进程结构包含资源需求和已分配量等信息。 3. 进程资源请求表，记录每个进程的资源请求。 主函数中包含的函数调用可能包括初始化进程链表、资源分配测试等步骤，以确保系统的安全运行。 这两个实验旨在加深学生对操作系统核心概念的理解，如并发控制、线程同步、资源管理及死锁预防，这些都是操作系统设计和分析的基础。通过这些实验，学生将能够运用理论知识解决实际问题，为未来在操作系统领域的研究和开发打下坚实基础。