Міністерство освіти і науки Національний університет “Львівська політехніка” Кафедра ЕОМ / Звіт з лабораторної роботи № 2 з дисципліни: “Системне програмне забезпечення” на тему: “Взаємодія між потоками” Мета лабораторної роботи Засвоїти поняття паралельного виконання «потоків» та освоїти засоби їх синхронізації. Здобути навики синхронізації «потоків» при обробці спільних даних та доступу до ресурсів в операційній системі Windows. Теоретичні відомості Windows надає чотири об’єкти, призначені для синхронізації потоків і процесів. Три з них — мютекси, семафори і події — є об’єктами ядра, що мають дескриптори. Події використовуються також для інших цілей, наприклад, для асинхронного уведення-виведення. Спочатку розглянемо четвертий об’єкт, а саме, об’єкт критичної ділянки коду CRITICAL_SECTION. Через простоту і продуктивність, об’єктам критичних ділянок коду надається перевага, якщо їх можливостей достатньо для того, щоб задовольнити вимоги програміста. Завдання 1. Дослідити роботу програми в середовищі Visual Studio, що демонструє використання об’єктів критичних ділянок коду та приведена нижче. 2. Відповідно до варіанту (таблиця) модифікувати програму так, щоб замінити об’єкти синхронізації заданого числа потоків Системний виклик Варіант   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10  Critical Section 2 2 3 3 4 2 2 3 3 4  Mutex 2 3 2 4 3       Semaphores      2 3 2 4 3  3. Проаналізувати та пояснити вміст дисплею після завершення програми. Код програми #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include <Windows.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <time.h> #include <process.h> #include <conio.h> #define DATA_SIZE 256 typedef struct msg_block_tag { /* Message block */ volatile DWORD f_ready, f_stop; /* ready state flag, stop flag */ volatile DWORD sequence; /* Message block sequence number */ volatile DWORD nCons, nLost; time_t timestamp; //CRITICAL_SECTION mguard; /* Guard the message block structure */ HANDLE mutex; int produceThreadNum; DWORD checksum; /* Message contents checksum */ DWORD data[DATA_SIZE]; /* Message Contents */ } MSG_BLOCK; MSG_BLOCK mblock = { 0, 0, 0, 0, 0 }; unsigned __stdcall produce(void *); unsigned __stdcall consume(void *); void MessageFill(MSG_BLOCK *); void MessageDisplay(MSG_BLOCK *); DWORD main(DWORD argc, LPTSTR argv[]) { DWORD Status, ThId; HANDLE produce_h, produce_h1, consume_h; //InitializeCriticalSection(&mblock.mguard); mblock.mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); produce_h = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, produce, (void *)1, 0, (unsigned *)&ThId); if (produce_h == NULL) { printf("Cannot create producer thread"); } produce_h1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, produce, (void *)2, 0, (unsigned *)&ThId); if (produce_h1 == NULL) { printf("Cannot create producer thread"); } consume_h = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, consume, NULL, 0, (unsigned *)&ThId); if (consume_h == NULL) { printf("Cannot create consumer thread"); } Status = WaitForSingleObject(consume_h, INFINITE); if (Status != WAIT_OBJECT_0) { printf("Failed waiting for consumer thread"); } Status = WaitForSingleObject(produce_h, INFINITE); if (Status != WAIT_OBJECT_0) { printf("Failed waiting for producer thread"); } Status = WaitForSingleObject(produce_h1, INFINITE); if (Status != WAIT_OBJECT_0) { printf("Failed waiting for producer thread"); } //DeleteCriticalSection(&mblock.mguard); CloseHandle(mblock.mutex); printf("Producer and consumer threads have terminated\n"); printf("Messages produced: %d, Consumed: %d, Known Lost: %d\n", mblock.sequence, mblock.nCons, mblock.nLost); _getch(); return 0; } unsigned __stdcall produce(void *arg) { srand((DWORD)time(NULL)); /* Seed the random # generator */ while (!mblock.f_stop) { Sleep(rand() / 100); //EnterCriticalSection(&mblock.mguard); WaitForSingleObject(mblock.mutex, INFINITE); __try { if (!mblock.f_stop) { mblock.f_ready = 0; MessageFill(&mblock); mblock.produceThreadNum = (int)arg; mblock.f_ready = 1; mblock.sequence++; } } __finally { //LeaveCriticalSection(&mblock.mguard); ReleaseMutex(mblock.mutex); } } return 0; } unsigned __stdcall consume(void *arg) { DWORD ShutDown = 0; CHAR command, extra; while (!ShutDown) { /* This is the only thread accessing stdin, stdout */ printf("\n**Enter 'c' for consume; 's' to stop: "); scanf("%c%c", &command, &extra); if (command == 's') { //EnterCriticalSection(&mblock.mguard); WaitForSingleObject(mblock.mutex, INFINITE); ShutDown = mblock.f_stop = 1; //LeaveCriticalSection(&mblock.mguard); ReleaseMutex(mblock.mutex); } else if (command == 'c') { /* Get a new buffer to consume */ //EnterCriticalSection(&mblock.mguard); WaitForSingleObject(mblock.mutex, INFINITE); __try { if (mblock.f_ready == 0) { printf("No new messages. Try again later\n"); } else { MessageDisplay(&mblock); mblock.nCons++; mblock.nLost = mblock.sequence - mblock.nCons; mblock.f_ready = 0; /* No new messages are ready */ } } __finally { //LeaveCriticalSection(&mblock.mguard); ReleaseMutex(mblock.mutex); } } else { printf("Illegal command. Try again.\n"); } } return 0; } void MessageFill(MSG_BLOCK *mblock) { DWORD i; mblock->checksum = 0; for (i = 0; i < DATA_SIZE; i++) { mblock->data[i] = rand(); mblock->checksum ^= mblock->data[i]; } mblock->timestamp = time(NULL); } void MessageDisplay(MSG_BLOCK *mblock) { DWORD i, tcheck = 0; for (i = 0; i < DATA_SIZE; i++) { tcheck ^= mblock->data[i]; } printf("\nMessage number %d generated at: %s", mblock->sequence, ctime(&mblock->timestamp)); printf("Message from produce thread number %d\n", mblock->produceThreadNum); printf("First and last entries: %x %x\n", mblock->data[0], mblock->data[DATA_SIZE - 1]); if (tcheck == mblock->checksum) { printf("GOOD ->Checksum was validated.\n"); } else { printf("BAD ->Checksum failed. message was corrupted\n"); } } Результат виконання програми / Висновок На лабораторній роботі я засвоїв поняття паралельного виконання «потоків» та освоїв засоби їх синхронізації, здобув навики синхронізації «потоків» при обробці спільних даних та доступу до ресурсів в операційній системі Windows.