Взаємодія. Лабораторна робота з Системне програмне забезпечення. Робота № 530321

Взаємодія

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

КН

Кафедра:

Кафедра ЕОМ

Інформація про роботу

Рік:

2018

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Системне програмне забезпечення

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” КАФЕДРА ЕОМ Лабораторна робота №2 з курсу “ Системне програмне забезпечення” ВАРІАНТ 4 Тема: Взаємодія між потоками. Мета: 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. Теоретична частина: 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. Об’єкт критичної ділянки коду — це ділянка програмного коду, який кожного разу повинен виконуватися тільки одним потоком; паралельне виконання цієї ділянки декількома потоками може приводити до непередбачуваних або невірних результатів. Об’єкти CRITICAL_SECTION (CS) можна ініціалізувати і видаляти, але вони не мають дескрипторів і не можуть спільно використовуватися іншими процесами. Відповідні змінні повинні оголошуватися як змінні типу CRITICAL_SECTION. Потоки входять в об’єкти CS і покидають їх, але виконання коду окремого об’єкту CS кожного разу дозволено тільки одному потоку. Разом з тим, один і той же потік може входити в декілька окремих об’єктів CS і покидати їх, якщо вони розташовані в різних місцях програми. Завдання: 1. Дослідити роботу програми в середовищі Visual Studio, що демонструє використання об’єктів критичних ділянок коду 2. Відповідно до варіанту модифікувати програму так, щоб замінити об’єкти синхронізації заданого числа потокі (Critical Section – 3, Semaphores – 4); 3. Проаналізувати та пояснити вміст дисплею після завершення програми. ТЕКСТ ПРОГРАМИ: #include "EvryThng.h" #include <time.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 */ DWORD checksum; /* Message contents checksum */ DWORD data[DATA_SIZE]; /* Message Contents */ } MSG_BLOCK; MSG_BLOCK mblock = { 0, 0, 0, 0, 0 }; HANDLE sema_h; unsigned int WINAPI produce(void *); unsigned int WINAPI consume(void *); unsigned int WINAPI WriteFunc(void *); unsigned int WINAPI ReadFunc(void *); void MessageFill(MSG_BLOCK *); void MessageDisplay(MSG_BLOCK *); int value = 0; unsigned uThreadIDs[4]; HANDLE hThreads[4]; DWORD _tmain(DWORD argc, LPTSTR argv[]) { unsigned int Status, ThId; HANDLE produce_h, consume_h; sema_h = CreateSemaphore(NULL, 0, 1000, NULL); hThreads[0] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ReadFunc, NULL, 0, &uThreadIDs[0]); hThreads[1] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, WriteFunc, NULL, 0, &uThreadIDs[1]); hThreads[2] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ReadFunc, NULL, 0, &uThreadIDs[2]); hThreads[3] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, WriteFunc, NULL, 0, &uThreadIDs[3]); /* Initialize the message block CRITICAL SECTION */ InitializeCriticalSection(&mblock.mguard); /* Create the two threads */ produce_h = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, produce, NULL, 0, &ThId); consume_h = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, consume, NULL, 0, &ThId); /* Wait for the producer and consumer to complete */ Status = WaitForSingleObject(consume_h, INFINITE); Status = WaitForSingleObject(produce_h, INFINITE); DeleteCriticalSection(&mblock.mguard); WaitForMultipleObjects(4, hThreads, TRUE, INFINITE); // без тайм-аута CloseHandle(sema_h); CloseHandle(hThreads[0]); CloseHandle(hThreads[1]); CloseHandle(hThreads[2]); CloseHandle(hThreads[3]); _tprintf(_T("Producer and consumer threads have terminated\n")); _tprintf(_T("Messages produced: %d, Consumed: %d, Known Lost: %d\n"), mblock.sequence, mblock.nCons, mblock.nLost); return 0; } unsigned int WINAPI produce(void *arg) /* Producer thread - Create new messages at random intervals */ { srand((DWORD)time(NULL)); /* Seed the random # generator */ while (!mblock.f_stop) { /* Random Delay */ Sleep(rand() / 100); /* Get the buffer, fill it */ EnterCriticalSection(&mblock.mguard); __try { if (!mblock.f_stop) { mblock.f_ready = 0; MessageFill(&mblock); mblock.f_ready = 1; mblock.sequence++; } } __finally { LeaveCriticalSection(&mblock.mguard); } } _endthreadex(0); return 0; } unsigned int WINAPI consume(void *arg) { DWORD ShutDown = 0; CHAR command, extra; /* Consume the NEXT message when prompted by the user */ while (!ShutDown) { /* This is the only thread accessing stdin, stdout */ _tprintf(_T("\n**Enter 'c' for consume; 's' to stop; 'd' to show the date:")); _tscanf(L"%c%c", &command, &extra); if (command == 's') { EnterCriticalSection(&mblock.mguard); ShutDown = mblock.f_stop = 1; LeaveCriticalSection(&mblock.mguard); } else if (command == 'c') { /* Get a new buffer to consume */ EnterCriticalSection(&mblock.mguard); __try { if (mblock.f_ready == 0) _tprintf(_T("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); } } else if (command == 'd') { /* Get a new buffer to consume */ EnterCriticalSection(&mblock.mguard); __try { if (mblock.f_ready == 0) _tprintf(_T("No new messages. Try again later\n")); else { _tprintf(_T("\nToday`s date is: %s"), _tctime(&(mblock.timestamp))); mblock.nCons++; mblock.nLost = mblock.sequence - mblock.nCons; mblock.f_ready = 0; /* No new messages are ready */ } } __finally { LeaveCriticalSection(&mblock.mguard); } } else { _tprintf(_T("Illegal command. Try again.\n")); } } _endthreadex(0); return 0; } void MessageFill(MSG_BLOCK *mblock) { /* Fill the message buffer, and include checksum and timestamp */ /* This function is called from the producer thread while it */ /* owns the message block mutex */ 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); return; } void MessageDisplay(MSG_BLOCK *mblock) { /* Display message buffer, timestamp, and validate checksum */ /* This function is called from the consumer thread while it */ /* owns the message block mutex */ DWORD i, tcheck = 0; for (i = 0; i < DATA_SIZE; i++) tcheck ^= mblock->data[i]; _tprintf(_T("\nMessage number %d generated \n"), mblock->sequence); _tprintf(_T("First and last entries: %x %x\n"), mblock->data[0], mblock->data[DATA_SIZE - 1]); if (tcheck == mblock->checksum) _tprintf(_T("GOOD ->Checksum was validated.\n")); else _tprintf(_T("BAD ->Checksum failed. message was corrupted\n")); return; } unsigned int WINAPI ReadFunc(void *args) { WaitForSingleObject(sema_h, INFINITE); _tprintf(_T("\ni`m 1 group thread and i my number has changed.\nNew number in 2 thread is: %d"), value); return 0; } unsigned int WINAPI WriteFunc(void *args) { Sleep(1000); value += 2; printf("\nI`m 2 group thread, and i genereted a number: %d", value); ReleaseSemaphore(sema_h, 1, NULL); Sleep(1000); return 0; } Рис.1.Результат роботи програми ВИСНОВОК: Під час виконання лабораторної роботи 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.

Лабораторна робота Системне програмне забезпечення

AnjK

29.05.2018 23:30

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

поділитись