操作系统课程设计_哲学家进餐问题

操作系统课程设计——哲学家进餐问题1000字哲学家进餐问题是一个经典的多线程同步问题，在操作系统中有着广泛的应用。

因此，在操作系统课程设计中，探究哲学家进餐问题是一件非常有意义的事情。

哲学家进餐问题的场景是：五个哲学家围坐在一张圆桌前，每个哲学家的左右两侧有一只筷子，他们需要利用这两只筷子才能进餐。

每个哲学家有两种状态：思考和进餐。

当一个哲学家处于进餐状态时，他需要同时获取他左右两侧的筷子，进餐结束后，他会释放这两只筷子，进入思考状态。

在这个场景中，如果所有的哲学家都同时想要进餐，那么就可能会出现死锁情况，即所有的哲学家都拿到了左手边的筷子，但都无法拿到右手边的筷子，导致无法进餐。

因此，需要在代码中实现同步互斥机制，避免死锁的发生。

本课程设计中，我使用了Java语言来实现哲学家进餐问题。

在代码实现中，首先定义了哲学家、筷子、餐桌等对象，然后使用线程来模拟哲学家的思考和进餐过程。

为了避免死锁，我使用了Chandy/Misra算法，即每个哲学家先尝试去取左手边的筷子，如果取不到就不再继续等待，而是重新回到思考状态，等待下一个机会。

同时，当一个哲学家取到了左手边的筷子之后，如果发现右手边的筷子已被占用，他就会释放左手边的筷子，重新回到思考状态，等待下一个机会。

在实现过程中，我还使用了信号量机制，保证了线程间的同步互斥。

每个筷子都是一个二元信号量，初始为1，表示可用。

当一个哲学家拿起筷子时，他会将对应的信号量减1，表示不可用。

当哲学家用完筷子之后，会将对应的信号量加1，表示可用。

通过这种方式，实现了对筷子的访问同步。

最后，我对代码进行了测试，模拟了多位哲学家同时进行进餐的过程。

在测试中，我发现哲学家进餐的速度受到筷子的数量和哲学家思考进餐比例的影响。

当筷子数量少于哲学家数量时，容易出现死锁；当哲学家思考和进餐的时间相当时，程序的运行情况比较稳定。

总的来说，本课程设计实现了哲学家进餐问题，通过学习该问题，我更深入地理解了同步互斥机制的重要性，并学会了如何使用信号量来实现同步互斥。

哲学家就餐问题哲学家就餐问题模拟数学与计算机学院课程设计说明书课程名称: 操作系统原理-课程设计课程代码: 8404061题目: 哲学家就餐问题模拟年级/专业/班: 09级信息与计算科学三班学生姓名: 徐磊学号: 312009*********开始时间: 2012 年05 月14 日完成时间: 2012 年05月31 日课程设计成绩：哲学家就餐问题模拟指导教师签名：年月日哲学家就餐问题模拟目录1 引言 (1)1.1问题的提出 (1)1.2任务与分析 (1)2.总体设计思想及相关知识 (1)2.1总体设计思想 (1)2.2临界区互斥编程原理 (2)3 程序运行平台 (2)4 程序类的说明 (2)5 程序各个模块流程图 (3)5.1主程序模块 (3)5.2状态改变模块 (4)5.3返回哲学家状态图 (5)6系统测试 (7)8 结论 (11)1 引言1.1 问题的提出哲学家进餐问题也是一个经典的同步问题，它是由Dijkstra提出并解决的。

哲学家进餐问题是这样的：５个哲学家以思考、吃饭交替进行的方式生活，他们共享一张周围有５把椅子的圆桌，每人一把椅子，在桌子上摆有５个饭碗和５只筷子。

当一个哲学家思考时，他不与邻座同事发生联系。

当一哲学家饿了，他就试图拿起他左右两边的筷子吃饭。

显然，他不能拿起已抓在他的邻座手中的筷子，于是，他可能只拿到一只甚至一只筷子也拿不到。

当一个饥饿的哲学家得到了两只筷子，他就可以吃饭。

当他用饭毕，就放下筷子并再次开始思考。

5个哲学家共享5支筷子，最多只能不相邻的两个哲学家同时就餐。

在多道程序设计环境下，进程同步问题十分重要，其中“哲学家进餐问题”是较有代表性的。

通过对该问题的研究学习和实践，可以帮助我们更好的理解和掌握临界资源、进程同步的概念和实现方法。

1.2任务与分析本课题主要的目的通过实现哲学家进餐问题的同步深入了解和掌握进程同步和互斥的原理。

2.总体设计思想及相关知识2.1总体设计思想哲学家的生活就是思考和吃饭，即思考，饿了就餐，再思考，循环往复。

目录1.设计题目与要求21.1设计目的1.2设计要求2.总体设计思想与相关知识22.1总体设计思想2.2问题描述2.3解决方案3.数据结构、流程图23.1数据结构3.2流程图4.源代码.35.运行结果.66.结果分析.77.总结及心得体会.71.设计题目与要求1.1设计目的掌握进程同步问题的解决思路及方法,熟练使用Windows操作系统提供的信号量机制解决各种进程同步问题.1.2设计要求设有五个哲学家,共用一张放有五把椅子的餐桌,每人坐在一把椅子上,桌子上有五个碗和五只筷子,每人两边各放一只筷子.哲学家们是交替思考和进餐,饥饿时便试图取其左右最靠近他的筷子.条件：(1)只有拿到两只筷子时,哲学家才能吃饭.(2)如果筷子已被别人拿走,那么必须等别人吃完之后才能拿到筷子.(3)任意一个哲学家在自己未拿到两只筷子吃饭前,不会放下手中拿到的筷子.2.总体设计思想与相关知识2.1总体设计思想哲学家的生活就是思考和吃饭,即思考,饿了就餐,再思考,循环往复.要求是：每一个哲学家只有在拿到位于他左右的筷子后,才能够就餐；哲学家只能先拿左边的筷子,再去拿右边的筷子,而不能同时去抓他两边的筷子,也不能从其他哲学家手中抢夺筷子；哲学家每次就餐后必须放下他手中的两把筷子后恢复思考,不能强抓住餐具不放.设计一个程序,能够显示当前各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况,并能无死锁的推算出下一状态各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况.即设计一个能安排哲学家正常生活的程序.2.2问题描述可能出现死锁问题,由于当五个哲学家都饥饿时,都拿着一支筷子,这样就可能五个哲学家都用不上餐.2.3解决方案2.3.1最多允许4个哲学家同时坐在桌子周围.2.3.2给所有哲学家编号,奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷子,偶数号的哲学家那么反之.2.3.3为了防止死锁,把哲学家分为三种状态,思考,饥饿,进食,仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用时,才允许他拿筷子,并且一次拿到两只筷子,否那么不拿.3.数据结构及流程图3.1数〞结构philosopherProc+myid:int+mystate:int+philosopherProc(LPVOIDlpParameter)+ResumeThread(hPhilosopher[i]):int +strcpy(stateStr, ""):int程序中定义一个哲学家类,包含两个私有对象和四个公有对象.myid对象：报讯哲学家的编号.mystate对象：用于保存当前该哲学家的状态,philosopherProc( LPVOID lpParameter) 方法：哲学家类构造函数,PHILOSOPHER_NUM表示哲学家编号ResumeThread(hPhilosopher[i]) 方法：返回该哲学家编号strcpy(stateStr,"") 方法：返回哲学家当前状态根据题目要求改变哲学家的状态(饥饿 ,进餐,思考,饥饿)3.2流程图的一个概念.指的是一个核心对象在某一个进程中的唯一索引*/HANDLE semaphore[PHILOSOPHER_NUM]; // semaphore 用来表示筷子是否可用4. 源代码〔c++〕//哲学家就餐问题的解法 #include <windows.h> #include <process.h> #include <time.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <iostream> using namespace std;有效//命名空间std 内定义的所有标识符都 const unsigned int PHILOSOPHER_NUM=5; //const char THINKING=1;表示得到饥饿,3表示正在吃饭*/ const char HUNGRY=2; const char DINING=3; HANDLE hPhilosopher[5];/*///*HANDLE 〔 哲学家数目标记当前哲学家的状态,1表示等待,2定义数组存放哲学家句柄〕是windows 操作系统中DWORD WINAPI philosopherProc( LPVOID IpParameter) // 据)的API函数philosopherProc {int myid;char idStr[128];char stateStr[128];char mystate;int ret;unsigned int leftFork;//左筷子unsigned int rightFork;//右筷子myid = int(lpParameter);itoa(myid, idStr, 10);WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);cout << "philosopher " << myid << " begin" << endl;ReleaseMutex(mutex);mystate = THINKING;//THINKINGHANDLE mutex;// Mutex 用来限制平安输出leftFork = (myid) % PHILOSOPHER_NUM;rightFork = (myid + 1) % PHILOSOPHER_NUM;while (true){switch(mystate){case THINKING:mystate = HUNGRY;//strcpy(stateStr, "HUNGRY");break;case HUNGRY:strcpy(stateStr, "HUNGRY");ret = WaitForSingleObject(semaphore[leftFork], 0); // 可用if (ret == WAIT_OBJECT_0){ret = WaitForSingleObject(semaphore[rightFork], 0); // 再检查右筷子是否可用if (ret == WAIT_OBJECT_0){mystate = DINING;//变自己的状态strcpy(stateStr, "DINING");)else{ReleaseSemaphore(semaphore[leftFork], 1, NULL); // 用,就把左筷子放下改变状态先检查左筷子是否左筷子可用就拿起,右筷子可用,就改如果右筷子不可返回DWORD32位数初始状态为)break;case DINING://吃完后把两支筷子都放下ReleaseSemaphore(semaphore[leftFork], 1, NULL);ReleaseSemaphore(semaphore[rightFork], 1, NULL);mystate = THINKING;//改变自己的状态strcpy(stateStr, "THINKING");break;)// 输出状态WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);cout << "philosopher " << myid << " is : " << stateStr << endl;ReleaseMutex(mutex);// sleep a random time : between 1 - 5 sint sleepTime;sleepTime = 1 + (int)(5.0*rand()/(RAND_MAX+1.0));Sleep(sleepTime*10);))int main(){int i;srand(time(0));mutex = CreateMutex(NULL, false, NULL);for (i=0; i<PHILOSOPHER_NUM; i++){semaphore[i] = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL);hPhilosopher[i]=CreateThread(NULL,0,philosopherProc,LPVOID(i), CREATE_SUSPENDED,0);)for (i=0; i<PHILOSOPHER_NUM; i++)ResumeThread(hPhilosopher[i]);Sleep(2000);return 0;)5.运行结果6.结果分析对哲学家进行编号,将他们的初始状态全部设定为THINGKING接着先从0开始改变他们的状态为HUNGRY继续运行后4号和2号哲学家先DINING, 3号和1号哲学家为HUNGRY当4号哲学家吃完后,0号哲学家就开始DINING7.总结及心得体会这次操作系统的作业让我深刻的体会到操作系统的知识作用.培养我综合运用知识的水平,结合了C++的知识来解决这个问题.稳固了以前的知识.在设计这个程序的时候我遇到了很多困难,但是通过老师和同学们的帮助,我一一解决掉了.而且发现了我很多学习中的缺乏之处,对以前学习的知识熟悉不够深刻,掌握的不够,这个要好好复习一下.总的来说,这个操作系统的作业带给我很多收获,让我受益匪浅.封pliilcsopher.cpp附件：。

目录摘要 (2)第一章课程设计的目的及要求 (3)1.1设计目的 (3)1.2设计要求 (3)1.3设计环境 (3)第二章需求分析 (4)2.1问题描述： (4)2.2问题分析： (4)第三章详细分析 (5)3.1 问题定义 (5)3.2算法分析： (5)3.3 界面设计 (6)第四章程序部分代码分析 (8)第五章新得体会 (10)第六章参考文献 (11)附录 (11)摘要在多道程序环境下,进程同步问题十分重要,也是相当有趣的问题,因而吸引了不少学者对它进行研究,由此而产生一系列经典的进程同步问题.其中较有代表性的是哲学家进餐问题等等,通过这些问题的研究和学习,可以帮助我们列好地理解进程同步概念及实现方法.由Dijkstra提出并解决的哲学家进餐问题(The Dinning Philosophers Problem)是典型的同步问题,该问题是描述有五个哲学家共用一张圆桌,分别坐在周围的五张椅子上,在圆桌上有五个碗和五只筷子,他们的生活方式是交替地进行思考和进餐,平时,一个哲学家进行思考,饥饿时便试图取用其左右最靠近他的筷子,只有在他拿到两只筷子时才能进餐,进餐毕,放下筷子继续思考.由于筷子数目有限，不能让五个哲学家同时进餐，而且甚至只能让其中的少数哲学家进餐，其他的哲学家只能轮流享用，这非常类似多线程之间的同步互斥问题，所以采用windows的多线程及一些API函数实现了对这个经典算法的模拟.第一章课程设计的目的及要求1.1设计目的通过本次课设，对本学期的操作系统课程的学习理论知识的一次应用。

是理论结合实际的一次应用。

让我们学会对竞争资源的操作，控制，同时锻炼我们的编程水平。

使我们掌握多线程编程的方法；掌握MFC程序设计和API应用程序编程；培养我们基本控制程序的安全性及避免死锁的方法；培养我们分析、解决问题的能力；锻炼我们的自学能力；培养我们的组队合作能力；提高学生的科技论文写作能力。

1.2设计要求✧利用多线程编程模拟5个线程，竞争五个筷子去吃通心面；✧对临界资源的操作算法要简单易行；✧程序运行时不会产生死锁；✧对所设计的各模块系统进行调试；✧独立完成程序的设计与调试；✧设计好各个功能模块，合理安排他们的位置；✧程序结构清晰；✧程序界面友好直观。

计算机操作系统哲学家进餐问题的教学探讨
计算机操作系统哲学家进餐问题是一个经典的模拟问题，用于帮助学生理解线程同步、死锁和资源管理等操作系统的核心概念。

该问题描述了n个哲学家围坐在一张圆桌周围，每个哲学家面前有一盘食物，中间有n个筷子。

哲学家需要吃饭，但是每个哲学家只能使用自己左右两边的筷子来进餐。

如果哲学家发现左边或右边的筷子被占用，就会等待，直到筷子被释放。

这个问题中存在死锁的可能性。

在教学中，可以通过演示代码或编写代码来模拟这个问题的运行情况，帮助学生理解这些概念的实际应用。

例如，可以演示如何使用锁和条件变量来解决死锁问题,或者如何
使用信号量管理系统资源来避免死锁问题。

另外可以讨论不同的算法和策略,如顺序获取筷子，随机获取筷子等，来说明如何避免死锁的发生.
总之，通过这个问题的模拟，学生可以加深对操作系统的理解，并且对如何解决多线程并发问题有更深入的了解。

在教学探讨中，老师可以通过不同的模拟实验来说明线程同步和死锁的本质原理以及如何避免和解决这些问题。

鼓励学生进行自己的实验和探究，以加深对这些概念的理解。

操作系统课程设计课程设计报告课题：利用信号量和多线程机制实现“哲学家进餐”问题所在学院：信息工程学院班级：计科1201学号：121404114姓名：魏祥指导教师：徐向英2015年1月1日目录一、课程设计目标 (3)二、课题内容 (3)三、设计思路 (3)四、源代码 (5)五、运行与测试 (9)六、心得体会 (10)一、课程设计目标学习多线程编程，使用线程的同步机制实现“哲学家进餐”问题。

具体要求：1.创建POSIX线程，实现多线程的并发执行，验证多线程共享进程资源的特性。

2.使用互斥量和条件变量，或使用信号量实现线程的同步互斥。

3. 验证“ 哲学家进餐”问题中的死锁情况，并加以解决。

二、课题内容哲学家进餐问题由Dijkstra提出，问题描述有五个哲学家共用一张圆桌，分别坐在周围的五张椅子上，在圆桌上有五个碗和五支筷子，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。

平时，一个哲学家进行思考，饥饿时便试图取用其左右最靠近他的筷子，只有在他拿到两只筷子时才能进餐。

进餐完毕，放下筷子继续思考。

本次课题要求使用多线程和信号量解决哲学家进餐问题。

并演示产生死锁的情况。

三、设计思路经分析可知，放在桌子上的筷子是临界资源，在一段时间内只允许以为哲学家使用。

为了实现对筷子的互斥，可以用一个信号量表示一只筷子，由着五个信号量构成信号量数组。

当哲学家饥饿时总是先去拿左筷子，成功后在拿右筷子。

当五位哲学家同时拿起左筷子，这是每位哲学家都没有右筷子可以拿，就会造成死锁。

思路1：利用记录型信号量设置值为4的记录型信号量，至多只允许四位哲学家同时去拿左筷子(leftStick.getSema().acquire())，只有拿到左筷子，才能继续拿右筷子(rightStick.getSema().acquire())。

拿到两双筷子之后便可以用餐，用餐完毕，先放下左筷子(leftStick.getSema().release())，再放下右筷子(rightStick.getSema().release())。

操作系统课程设计课程设计题目:哲学家进餐问题姓名：专业：班级：学号：指导教师：2014年6月10日目录1．设计题目与要求 (2)1.1实验目的 (2)1.2初始条件..............................................................................................错误!未定义书签。

2 总体设计思想及相关知识 (3)2.1总体设计思想 (3)2.2 临界区互斥编程原理 (4)2.3开发环境与工具 (3)3模块说明 (3)3.1 状态改变模块 (4)4. 部分源程序代码及测试结果 (6)5. 课设总结 (9)参考文献 (9)1．设计题目与要求1.1实验目的通过实现哲学家进餐问题的同步,深入了解和掌握进程同步和互斥的原理。

用C++进行线程的创建与撤销代码相对来说比较简单，因为封装比较多，我们能做的就是创建与调用。

当然，代码中也有一些复杂的地方，不是对线程的操作，而是关于界面的显示与操作，单个线程容易创建与撤销，但难的是合理的“监控”与组织多个线程并及时进行状态的显示。

虽然用程序语言实现了进程创建（当然，这是在并不会理论的情况下），但还是没弄清理论的实质。

可能理论更抽象些吧。

在平常的编程中，虽然经常遇到过要使用多线程的问题，但没有去试过从操作系统的角度去考虑线程的运行，在以后的学习中，我想还是会深入了解与学习这方面的东西的。

1.2设计要求哲学家有N个，也定全体到达后开始讨论：在讨论的间隙哲学家进餐，每人进餐时都需使用刀、叉各一把，所有哲学家刀和叉都拿到后才能进餐。

哲学家的人数、餐桌上的布置自行设定，实现刀和叉的互斥使用算法的程序实现。

（1）操作系统：windows（2）程序设计语言：C++（3）设定圆桌上有六个哲学家，三对刀叉，如下图摆放：图1-1 哲学家进餐问题设定图2 总体设计思想及相关知识2.1总体设计思想哲学家的生活就是思考和吃饭，即思考，就餐，再思考，往复循环。

操作系统课程设计题目：哲学家就餐问题学院计算机学院专业软件工程班级12级3班学号3112006229 姓名陈志勇指导教师申建芳（2015年6月）操作系统课程设计任务书设计思想说明操作系统平台:Windows 2007开发平台：eclipse程序语言：Java设计思想：定义五个类,分别为哲学家A、哲学家B、哲学家C、哲学家D、哲学家E。

五个类均有thinking（思考）和Eating（吃饭）两个方法.当选定哪几位哲学家就餐后,使用单线程处理选定的哲学家就餐顺序，如果A要就餐,询问C是否要就餐，否则询问D 是否要就餐,否则A自己就餐；然后B进行就餐,如果B就餐,询问D是否要就餐，否则询问E是否要就餐，否则B就餐;然后C进行就餐，如果C就餐，询问E是否就餐，否则C 就餐；最后D就餐，再E就餐.数据结构的说明采用链式timer(计时器）,每当一个timer结束时，链接到下一个timer中去，实现多步哲学家就餐顺序，当最后一个哲学家就餐完成后弹出信息面板提示就餐完成。

调用关系：ShowPannel为主类,StateControl为哲学家类,showPannel在timer中调用哲学家类实现就餐、思考的转换和选择。

各模块的算法流程图StateControl类：定义哲学家类Thinking:setText（空闲）；Eating：setText（正在使用)；showPannel类：点击确定后选定哲学家就餐A组：AC就餐AD就餐A就餐B组:BD就餐BE就餐B就餐C组：CE就餐C就餐D组：D就餐E组：E就餐Messagebox类：仅显示提示信息程序清单StateControl类:package philosopher;class philosopherA{void Thinking（）｛//正在思考时不占用筷子资源ShowPannel。

chops1。

setText("筷子1当前状态：空闲")；ShowPannel.chops2。

进程同步、互斥--哲学家进餐问题1、问题描述⼀张圆桌上有5名哲学家，没两个哲学家之间有⼀根筷⼦，桌⼦中间由⼀碗⽶饭。

当哲学家饥饿时会试图分别拿起左右两根筷⼦，如果筷⼦已在他⼈⼿上则需等待。

饥饿的哲学家只有拿起两根筷⼦才能进餐，吃完后才能放下筷⼦。

2、问题分析对哲学家分别编号0,1,2,3,4，对筷⼦编号0,1,2,3,4。

i号哲学家左边筷⼦编号为i，右边编号为（i+1）%5。

（1）⽅案1最多允许4个哲学家同时申请进餐，这样可以保证⾄少有⼀个哲学家有两根筷⼦（2）⽅案2要求奇数号的哲学家先拿左边的筷⼦，然后拿右边的筷⼦，偶数号哲学家相反semaphore chopstick[5]={1,1,1,1,1};Pi(){while(1){if(i%2！=0){P(chopstick[i])；P(chopstick[(i+1)%5]);}else{P(chopstick[(i+1)%5]);P(chopstick[i])；}进餐V(chopstick[i]);V(chopstick[(i+1)%5]);}}（3）⽅案3仅当哲学家两边的筷⼦都可以拿起的时候才能申请进餐semaphore chopstick[5]={1,1,1,1,1};semaphore mutex=1;Pi(){while(1){P(mutex);P(chopstick[i]);P(chopstick[(i+1)%5]);V(mutex);吃饭V(chopstick[i]);V(chopstick[(i+1)%5]);}}。

西安交通大学软件学院操作系统原理Operating System PrincipleOperating System Principle田丽华6-4 哲学家问题临界资源的抽象初始条件正确的P-V操作同步、互斥的约束条件12 34Semaphore 信号量Classical Problems of SynchronizationDiningPhilosophers ProblemDining--Philosophers Problem（哲学家就餐问题）Buffer ProblemBoundedBounded--Buffer Problem（有限缓冲区问题）Readers and Writers ProblemReaders and Writers Problem（读者写者问题）问题描述：哲学家进餐问题(the dining philosophers problem)（由Dijkstra 首先提出并解决）5个哲学家围绕一张圆桌而坐，桌子上放着5支筷子，每两个哲学家之间放一支；哲学家的动作包括思考和进餐，进餐时需要同时拿起他左边和右边的两支筷子，思考时则同时将两支筷子放回原处。

如何保证哲学家们的动作有序进行？如：不出现相邻者同时进餐；Dining-Philosophers ProblemShared dataSemaphore chopStick[] = new Semaphore[5];Philosopher(i)Philosopher(i)Repeat思考；取chopStick[i];取chopStick[(i+1) mod 5]；进餐；放chopStick[i];放chopStick[(i+1) mod 5]；Until false;Dining-Philosophers Problem (Cont.) Philosopher i:while (true) {// get left chopstickchopStick[i].P();// get right chopstickchopStick[(i + 1) % 5].P();// eat for awhile//return left chopstickchopStick[i].V();// return right chopstickchopStick[(i + 1) % 5].V();// think for awhile}讨论可能会出现死锁，五个哲学家每人拿起了他左边的筷子01 最多允许四个哲学家同时就坐02 同时拿起两根筷子03 非对称解决。

实践15 哲学家进餐问题1.实践内容说明（1）在函数中使用图形方式显示哲学家进餐问题，每个哲学家使用一个线程控制，随机进行进餐或者思考，使用互斥量和事件进行同步和互斥控制。

2.程序性质（1）Windows 和控制台混合应用程序（2）多线程3.运行环境设置（1）建立项目在Visual C++ 6.0 开发环境，单击New 菜单，弹出New 对话框；在New 对话框中选择Project 标签切换至Project 标签页；在Project 标签页的项目列表中选择Win32 Application 选项，Location 输入框输入项目所在的路径，或者单击输入框右侧的按钮，在弹出的Choose Directory 对话框中选择项目所在的磁盘分区和所在的目录；在Project 标签页的Project name 输入框中输入项目名称；Project 标签页中的其他选项保持默认选择（单选框Create new workspace 前有黑点，Platforms 选项框中Win32 前打勾），完成设置界面如图10 所示。

图10 设置项目为Windows 应用完成设置后单击OK，New 对话框关闭，弹出Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框。

在Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框中选择An empty project 单选项。

Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框如图11 所示。

图11 说明刚建立的项目为空项目完成Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框后单击Finish 按钮，Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框关闭，弹出New Project Information 对话框。

New Project Information 对话框中显示了当前建立项目的一些信息。

哲学家进餐问题(操作系统)哲学家进餐问题(操作系统)1.简介1.1 背景介绍哲学家进餐问题是计算机科学中一个经典的并发问题，最早由Edsger Dijkstra在1965年提出。

1.2 问题描述问题的场景是五位哲学家围坐在一张圆桌前，每个哲学家面前有一碗饭和一根筷子。

哲学家需要交替地思考和进餐，但是他们只能使用左右两边的筷子来进餐。

1.3 目标设计一个算法来保证哲学家们能够交替地进餐，同时避免死锁和饥饿现象的发生。

2.解决方案2.1 简单解法一个简单的解法是给每个哲学家编号，规定奇数号哲学家先拿左边的筷子，偶数号哲学家先拿右边的筷子。

当一个哲学家需要拿筷子时，他会先检查他的两边是否有其他哲学家正在使用，如果没有，他就可以拿起两边的筷子进餐。

否则，他需要等待直到两边的筷子都可用。

2.2 改进解法上述简单解法可能会导致死锁问题。

为了避免死锁，我们可以引入资源分级的概念。

每个筷子被分为两个等级，分别是主要资源和次要资源。

哲学家需要按照顺序来获取资源，例如，先获取主要资源，然后获取次要资源。

3.算法实现3.1 数据结构我们可以使用一个数组来表示圆桌上的五个筷子，同时使用一个锁数组来表示每个筷子的状态（是否被占用）。

3.2 算法流程在哲学家进餐问题中，每个哲学家都需要经历思考和进餐两个过程，我们可以使用线程来模拟这两个过程。

4.算法分析4.1 死锁问题通过引入资源分级的概念，我们成功避免了死锁问题的发生。

每个哲学家按照顺序获取资源，不会出现他们都在等待同一个资源的情况。

4.2 饥饿问题在我们的算法中，每个哲学家都会交替地进餐和思考，因此不会出现饥饿问题。

5.附件本文档暂无附件。

6.法律名词及注释6.1 死锁死锁是指在并发系统中，两个或多个进程或线程无限期地互相等待对方所占有的资源的情形。

6.2 饥饿饥饿是指某个进程或线程因无法获得所需的资源而无法继续执行的情况。

实验题目：在BACI并发程序设计系统中实现哲学家就餐问题和生产者/消费者问题一、BACI简介：BACI提供了一个可以编写并发程序的环境，在这个平台上，我们可以很容易的模拟程序的并发执行，在这种并行的编译环境中，可以把BACI中的一些语句嵌入到C++，C，Java 等高等程序中，使程序可以并行执行 .基于C++的BACI语法(C—BACI Compiler)该语法结构是在C++语法结构的基础上，增加一些并发语句扩展而来，一下是一些常用的并发语句1. cobegin函数在BACI系统中，并发进程与并发线程同步，多个进程可以并发的在cobegin 块中来并发执行，该函数必须在主函数中，语法结构为：cobegin {proc1(...);proc2(...);. . . . procN(...);}其中每个进程并发随机执行，每次执行的顺序可能会不一样，当所有的进程接受后，该函数结束。

2. Semaphores/Binarysem信号量的(Semaphores)机制可以更方便的实现进程同步，Semaphores是一种如C 中”int”一样的类型，可以用来定义信号量类型的变量，Binarysem是一种二进制信号量，它所定义的变量只能取1或0，用来表示互斥。

1).信号量的声明和初始化semaphores a;binarysem s;上面声明了两个信号量a，b，其中b为二进制信号量信号量按如下方式初始化：Initialsem(semaphores , interger);Initialsem(binarysem , 0/1);2)P(wait)/V(signal)函数强大的PV操作与信号量一次很方便的解决了并发进程同步与互斥问题函数原型：void p(semaphores &s); or void wait(semaphores &s);void v(semaphores &s); or void signal(semaphores &s);函数说明：p(sem): 如果sem > 0,则sem减1，调用P的进程可以继续执行，如果sem=0，则该进程阻塞，该函数操作是原子性的.v(sem): 如果v=0，或有进程阻塞，则将其唤醒，如果没有进程等待，将sem加1，在任何时候调用v的进程可以继续执行，其操作也是原子的.3.atomicatomic关键字定义了原子操作，即该函数操作不可剥夺，每次只能一个进程访问用法：在要原子执行的函数前加atomic即可，如：atomic int sum(){. . . ..}则sum()函数就可以原子操作了4.void suspend(void)suspend函数将调用的线程挂起5.void revive (int process_number)该函数用于唤醒某个进程，其进程号为process_number二、BACI开发过程：1、开发环境：Ubuntu 10.042、开发工具：采用带有GUI的BACI工具软件，下载地址：/fs_home/tcamp/baci/index.html3、解压后的目录：4、实验测试过程（a）软件测试用例：源代码：jqk.cm测试结果：（b）：生产者消费者问题(Bounded-Buffer)在BACI系统中模拟生产者，消费者问题，用PV操作实现同步，与互斥源代码(ex1.cm):在终端进行编译：运行GUI运行结果：(c)：哲学家就餐问题(Dining-Philosophers) 源代码：ex2.cm编译运行GUI：运行结果：三、实验总结在本次实验过程中，选定题目后便在网上搜索资料，最终选定了较为简单的BACI测试工具，然后简单学习了一下BACI的语法规则和一些常用的函数，进而编写代码测试实验。

操作系统哲学家就餐问题实验报告实验目的：通过实验探究操作系统中的哲学家就餐问题，了解并掌握解决该问题的不同算法。

实验原理：哲学家就餐问题是一个典型的并发控制问题，该问题描述了一群哲学家围坐在圆桌上，每个哲学家左右两边各有一只筷子，哲学家只有同时拿到左右两只筷子时才能进餐，进餐完毕后将筷子放回桌面。

该问题的解决涉及到互斥、死锁、饥饿等并发问题。

实验步骤：1. 实现基于信号量的解法：- 为每个哲学家和筷子创建一个信号量；- 哲学家进入就餐前先检查左右两只筷子是否可用；- 若可用，则将左右两只筷子设置为不可用，并进餐；- 进餐完毕后将左右两只筷子设置为可用。

2. 实现基于管程的解法：- 哲学家类中定义进餐和放下筷子的方法；- 使用一个互斥锁来确保每次只有一个哲学家能进入管程；- 当某个哲学家想要进餐时，先检查是否有足够的筷子可用；- 若可用，则进入进餐方法，将筷子设置为不可用，并开始进餐； - 进餐完毕后，释放筷子并通知其他哲学家。

3. 运行实验程序，观察哲学家的就餐过程。

4. 分析实验结果，比较两种算法的优缺点。

实验结果与分析：通过观察实验程序运行的结果，可以发现在基于信号量的解法中，哲学家的就餐过程是以并发的方式进行的，每个哲学家在不产生死锁的前提下获取到筷子并进餐。

但是，由于每个哲学家只能同时拿到一只筷子，有可能会出现饥饿的情况，即某个哲学家一直无法获取到筷子进餐。

而基于管程的解法则能够避免饥饿的问题，每个哲学家在进餐前都会检查是否有足够的筷子可用，若不可用则等待。

通过互斥锁的使用，确保每次只有一个哲学家能够进入管程进行操作，避免了并发产生的问题。

综上所述，基于管程的解法相对于基于信号量的解法更加可靠，能够避免饥饿问题的出现。

但是在实际应用中，两种解法的选择还需要根据具体情况进行权衡和取舍。

哲学家进餐问题(操作系统)哲学家进餐问题(操作系统)介绍：哲学家进餐问题是一个经典的并发算法问题，旨在解决多个哲学家在共享资源（餐叉）上发生死锁的可能性。

这个问题可以帮助我们理解操作系统中的并发问题和资源分配策略。

1、问题描述问题中有N个哲学家坐在一个圆桌周围，每个哲学家面前有一盘食物和一支餐叉。

哲学家的生活可以分为思考和进餐两个状态。

当哲学家进餐时，他需要同时拿起他左右两边的餐叉，进食完毕后再放下餐叉进行思考。

2、算法设计为了解决哲学家进餐问题中的死锁问题，可以采用以下算法设计：2.1、餐叉限制为了避免死锁问题，可以引入餐叉限制策略。

每个哲学家一开始只能拿起右手边的餐叉，在用餐完毕后再放下餐叉，然后才能拿起左手边的餐叉。

这样，如果每个哲学家都只拿起右手边的餐叉，不会出现餐叉死锁的情况。

2.2、同时判断两个餐叉是否可用为了避免哲学家同时拿起两个餐叉造成资源竞争问题，可以引入一个全局锁，每次只有一个哲学家可以同时判断两个餐叉是否可用并取走。

3、代码实现以下是解决哲学家进餐问题的伪代码实现：```initialize();while (true) {think(); // 哲学家思考pickup_forks(); // 拿起餐叉eat(); // 哲学家进食putdown_forks(); // 放下餐叉}```4、系统流程图以下是哲学家进餐问题的系统流程图：(此处添加哲学家进餐问题的系统流程图)5、相关附件本文档未附带相关附件，请根据实际需求添加。

6、法律名词及注释本文档没有涉及法律名词及注释。

实践15 哲学家进餐问题1.实践内容说明（1）在函数中使用图形方式显示哲学家进餐问题，每个哲学家使用一个线程控制，随机进行进餐或者思考，使用互斥量和事件进行同步和互斥控制。

2.程序性质（1）Windows 和控制台混合应用程序（2）多线程3.运行环境设置（1）建立项目在Visual C++ 6.0 开发环境，单击New 菜单，弹出New 对话框；在New 对话框中选择Project 标签切换至Project 标签页；在Project 标签页的项目列表中选择Win32 Application 选项，Location 输入框输入项目所在的路径，或者单击输入框右侧的按钮，在弹出的Choose Directory 对话框中选择项目所在的磁盘分区和所在的目录；在Project 标签页的Project name 输入框中输入项目名称；Project 标签页中的其他选项保持默认选择（单选框Create new workspace 前有黑点，Platforms 选项框中Win32 前打勾），完成设置界面如图10 所示。

图10 设置项目为Windows 应用完成设置后单击OK，New 对话框关闭，弹出Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框。

在Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框中选择An empty project 单选项。

Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框如图11 所示。

图11 说明刚建立的项目为空项目完成Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框后单击Finish 按钮，Win32 Console Application –Step 1 of 1 对话框关闭，弹出New Project Information 对话框。

New Project Information 对话框中显示了当前建立项目的一些信息。