附件1：学号：012课程设计题目进程同步模拟设计--吃水果问题学院计算机科学与技术学院专业计算机科学与技术专业班级计算机姓名指导教师2011 年01 月19 日课程设计任务书学生：专业班级：指导教师：作单位：计算机科学与技术学院题目: 进程同步模拟设计——吃水果问题初始条件：1．预备容：阅读操作系统的进程管理章节容，对进程的同步和互斥，以及信号量机制度有深入的理解。
2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．模拟吃水果的同步模型：桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个水果。
爸爸专门向盘子中放苹果，妈妈专门向盘子中放橘子，两个儿子专门等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。
2．设计报告容应说明：⑴需求分析；⑵功能设计（数据结构及模块说明）；⑶开发平台及源程序的主要部分；⑷测试用例，运行结果与运行情况分析；⑸自我评价与总结：i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色；ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）；iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）；v）对实验题的评价和改进意见，请你推荐设计题目。
时间安排：设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。
周2、周3：完成程序调试及测试。
周4、周5：验收、撰写课程设计报告。
（注意事项：严禁抄袭，一旦发现，一律按0分记）指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日进程同步模拟设计——吃水果问题1需求分析1.1吃水果问题的描述桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个水果。
爸爸专门向盘子中放苹果，妈妈专门向盘子中放橘子，两个儿子专门等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。
1.2问题的转换这是进程同步问题的模拟，可以把向盘子放或取水果的每一个过程可以转为一个进程的操作，这些进程是互斥的，同时也存在一定的同步关系。
通过编程实践时，实际是随机的调用人一个进程的操作，而这些进程的操作相当于程序中的函数调用。
而计算机在执行时每一个时刻只能执行一个操作，这就默认了互斥。
同步的模拟可以类似于函数调用时的前提关系即先决条件。
这样进程同步模拟就完全可以通过函数的调用来实现。
具体的每一个操作的对应的函数的关系：爸爸向盘子中放一个苹果：Father()妈妈向盘子中放一个橘子：Mother()儿子1从盘子取一个橘子：Son1()儿子2从盘子取一个橘子：Son2()女儿1从盘子取一个橘子：Daugther1()儿子1从盘子取一个橘子：Daugther2()2功能设计2.1 数据结构(1)用一个整型变量Plate_Size表示盘子，初始值为0，当放水果时Plate_Size加1，取水果时Plate_Size减1。
变量Plate_Size的最大值为2，当为2时表示盘子已经满，此时若进行放水果操作，放水果将处于等待状态；为0时表示盘子为空，此时若进行取水果操作，取水果操作将处于等待状态。
(2)整型变量orange和apple分别表示盘子中的橘子和苹果数目，初始都为0，Plate_Size=apple+orange。
(3)用6个bool型的变量 Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六个进程是否处于等待状态。
处于等待时，变量值为true。
(4)两个放水果进程进程同时处于等待状态时，若有取水果的操作将自动执行等待的放水果进程，执行按等待的先后顺序；两个取苹果或橘子进程同时候处于等待状态，若有放苹果或橘子的操作将自动执行等待的取进程，进行按等待的先后顺序。
(5)用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用。
2.2模块说明2.1.1 主函数用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用，调用的次数可以自己输入，本程序共产生了10次随机的调用进程。
2.1.2 6个进程函数爸爸向盘子中放一个苹果操作：Father()妈妈向盘子中放一个橘子操作：Mother()儿子1从盘子取一个橘子操作：Son1()儿子2从盘子取一个橘子操作：Son2()女儿1从盘子取一个橘子操作：Daugther1()女儿2从盘子取一个橘子操作：Daugther2()2.1.3 Print函数用于输出盘子中苹果和橘子的个数，水果总个数及有哪些进程处于等待状态。
2.3 操作的流程图2．3．1放水果操作爸爸放苹果进程的操作流程图：2．3．2取水果操作儿子1取橘子的操作流程图3开发平台及源程序的主要部分3.1开发平台（1）使用系统：Ｗindows XP（2）使用语言：C++（3）开发工具：Visual C++ 6.03.2源程序3.2.1各进程调用的函数void Father() //Father进程{apple++;Print();}void Mother() //Mother进程{orange++;Print();}void Son1() //Son1进程{orange--;Print();}void Son2() //Son2进程{orange--;Print();}void Daughter1() //Daughter1进程{apple--;Print();}void Daughter2() //Daughter2进程{apple--;Print();}3.2.2 Print函数（打印盘子剩余水果及各进程等待状态）void Print(){cout<<"现在盘子里有"<<apple<<"个苹果,"<<orange<<"个橘子,"<<"共有"<<apple+orange<<"个水果."<<endl;if(Father_lag==true)cout<<"Father进程处于等待状态,";if(Mother_lag==true)cout<<"Mother进程处于等待状态,";if(Son1_lag==true)cout<<"Son1进程处于等待状态,";if(Son2_lag==true)cout<<"Son2进程处于等待状态, ";if(Daughter1_lag==true)cout<<"Daughter1进程处于等待状态,";if(Daughter2_lag==true)cout<<"Daughter2进程处于等待状态,";if(((Father_lag==false)&&(Mother_lag==false)&&(Son1_lag==false)&& (Son2_lag==false)&&(Daughter1_lag==false)&&(Daughter2_lag==false) )!=true)cout<<endl;}3.2.3主函数int k;srand((unsigned)time(NULL));//srand()函数产生一个以当前时间开始的随机种子for(k=0;k<10;k++){cout<<"第"<<k+1<<"次操作:"<<endl;i=rand()%6; //随进生成1—5.Plate_Size=apple+orange;switch(i){case 0:cout<<"Father调用."<<endl;if(Plate_Size==2){Father_lag=true;//Father()等待Print();if(Mother_lag==false)MonFa_c=1;}else{Father();if((Daughter1_lag==true)&&(Daughter2_lag==true)) {if(Daughter_b==1){Daughter1_lag=false;//Daughter1等待取消cout<<"处于等待的Daughter1自动被调用"<<endl;Daughter1(); //处于等待的Daughter1自动调用Daughter_b=2;}else{Daughter2_lag=false;//Daughter2等待取消cout<<"处于等待的Daughter2自动被调用"<<endl;Daughter2(); //处于等待的Daughter2()自动调用Daughter_b=1;}else{if(Daughter1_lag==true){Daughter1_lag=false;//Daughter1等待取消cout<<"处于等待的Daughter1自动被调用"<<endl;Daughter1(); //处于等待的Daughter1()自动调用Daughter_b=0;}else if(Daughter2_lag==true){Daughter2_lag=false;//Daughter2等待取消cout<<"处于等待的Daughter1自动被调用"<<endl;Daughter2(); //处于等待的Daughter2()自动调用Daughter_b=0;}}}break;case 1:cout<<"Mother调用."<<endl;if(Plate_Size==2){Mother_lag=true; //等待Print();if(Father_lag==false)MonFa_c=2;}{Mother();if((Son1_lag==true)&&(Son2_lag==true)){if(Son_a==1){Son1_lag=false;//Son1等待取消cout<<"处于等待的Son1自动被调用"<<endl;Son1(); //处于等待的Son1()自动调用Son_a=2;}else{Son2_lag=false;//Son2等待取消cout<<"处于等待的Son2自动被调用"<<endl;Son2(); //处于等待的Son2()自动调用Son_a=1;}}else{if(Son1_lag==true){Son1_lag=false; //Son1等待取消cout<<"处于等待的Son1自动被调用"<<endl;Son1(); //处于等待的Son1()自动调用Son_a=0;}else if(Son2_lag==true){Son2_lag=false; //Son2等待取消cout<<"处于等待的Son2自动被调用"<<endl;Son2(); //处于等待的Son2()自动调用Son_a=0;}}}break;case 2:cout<<"Son1调用."<<endl;if(orange==0){Son1_lag=true; //Son1处于等待Print();if(Son2_lag==false)Son_a=1; //用于判断Son1和Son2等待的先后性}else{Son1();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){if(MonFa_c==1) //Father和Mother同时处于等待，但Father先等待，因此先调用{Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=2;}Else //Father和Mother同时处于等待，但Mother先等待，因此先调用{Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true) //只有Father处于等待，调用{Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=0;}else if(Mother_lag==true)//只有Mother处于等待，调用{Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=0;}}}break;case 3:cout<<"Son2调用."<<endl;i f(orange==0){Son2_lag=true; //Son2处于等待Print();if(Son1_lag==false)Son_a=2;}else{Son2();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){if(MonFa_c==1)//Father和Mother同时处于等待，但Father先等待，因此先调用{Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=2;}else //Father和Mother同时处于等待，但Mother先等待，因此先调用{Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true) //只有Father处于等待，调用{Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=0;}else if(Mother_lag==true) //只有Mother处于等待，调用{Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=0;}}}break;case 4:cout<<"Daughter1调用."<<endl;if(apple==0){Daughter1_lag=true; //Daughter1等待Print();if(Daughter2_lag==false)Daughter_b=1;}else{Daughter1();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){if(MonFa_c==1) //Father和Mother同时处于等待，但Father先{ //等待，因此先调用Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=2;}else //Father和Mother同时处于等待，但Mother先等待，因此先调用{Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true) //只有Father处于等待，调用{Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=0;}else if(Mother_lag==true) //只有Mother处于等待，调用{Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=0;}}}break;case 5:cout<<"Daughter2调用."<<endl;if(apple==0){Daughter2_lag=true; //Daughter2等待Print();if(Daughter1_lag==false)Daughter_b=2;}else{Daughter2();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){if(MonFa_c==1) //Father和Mother同时处于等待，但Father先等待，因此先调用{Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=2;}else //Father和Mother同时处于等待，但Mother先等待，因此先调用{ Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true) //只有Father处于等待，调用{ Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=0;}else if(Mother_lag==true) //只有Mother处于等待，调用{ Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=0;}}}break;}4测试用例，运行结果与运行情况分析4.1测试用例由于程序是模拟产生10次随机的操作，执行相应的函数来模拟进程同步。