作業系統大作業&相關知識整理

我校的作業系統大作業為N選3，以下為三個較為簡單的例子的實現
參考程式碼 見連線

1. 銀行櫃員服務問題

程序間同步/互斥問題
通過該實驗熟悉訊號量的處理及其在多執行緒程式中的應用

實驗題目

題目描述：
　銀行有n個櫃員負責為顧客服務，顧客進入銀行先取一個號碼，＞然後等著叫號。當某個櫃員空閒下來，就叫下一個號。
程式設計實現該問題，用P、V操作實現櫃員和顧客的同步。

實現要求：
　　1. 某個號碼只能由一名顧客取得；
　　2. 不能有多於一個櫃員叫同一個號；
　　3. 有顧客的時候，櫃員才叫號；
　　4. 無櫃員空閒的時候，顧客需要等待；
　　5. 無顧客的時候，櫃員需要等待。

實驗環境：
　Windows10
　VS2015

設計思路&程式結構

題目要求顧客取號與櫃檯叫號通過互斥物件完成，故建立兩個訊號量分別作為取號與叫號的訊號量。
此外，題目要求顧客與櫃檯間進行同步操作，為每個顧客分配一個訊號量用於完成顧客與櫃檯間的同步。具體實現可參考專案程式碼，其中進行了詳細的註釋

題目整體完成過程如下：

　　首先從輸入檔案讀取各個顧客的資訊
　　而後建立時鐘函式用於記錄程式開始的時間（程式中時鐘週期記錄在T中）
　　接下來依次建立櫃檯例項併為每個櫃檯開啟一個執行緒，該執行緒進行忙等待直至有顧客等待（waitlist佇列長度不為0），則叫號並開始服務。
　　為每個櫃檯開啟叫號執行緒後顧客開始進入，判定顧客進入的方法同樣為忙等待，判定當前時間每個顧客是否應當進入，若到達其進入時間則為其開啟一個取號執行緒。
　　當所有顧客服務結束後輸出最終結果。
　　題目整體完成結構見main.cpp中的int main() 及 void start()

模擬時鐘計時操作如下：

　　定義了一個全域性變數time用於記錄當前時刻，clock執行緒不斷迴圈睡眠Tms，每兩次睡眠之間time自增一次，即完成了用time記錄當前時刻的功能
　　模擬時鐘過程見main.cpp中的void clock()

模擬顧客取號操作過程如下：

　　定義了全域性變數M_GET_NUM為使用者取號訊號量，全域性變數NUM為當前號碼。此外定義了顧客等待佇列waitlist用於記錄當前在排隊的顧客及其順序。M_CUSTOM為顧客櫃檯同步訊號量，用於保護服務過程中可能用到的資源，在使用者例項初始化時進行P操作。當用戶取號時，先對該訊號量進行一次P操作，而後記錄當前號碼NUM為該顧客取得的號碼，當前號碼加一。將該顧客加入到排隊的佇列waitlist中。顧客取號操作完畢，對M_GET_NUM進行V操作
　　顧客取號過程見main.cpp中的void Get_num(customer *this_customer)

模擬櫃檯叫號操作過程如下：

　　定義了全域性變數M_CALL_NUM為櫃檯叫號訊號量，全域性變數NUM_DONE為當前已完成服務的顧客數。當櫃檯叫號時，先對M_CALL_NUM進行P操作，而後判斷當前等待佇列waitlist是否為空，若不為空則直接對M_CALL_NUM進行V操作，繼續進行忙等待，否則對當前等待佇列waitlist中的隊首取出，從佇列中移除，叫號過程結束，對M_CALL_NUM進行V操作，而後對剛剛取出的其進行服務。開始服務時被服務的顧客記錄當前時刻為開始服務時刻，當前櫃檯為服務櫃檯。服務過程通過Sleep函式模擬，服務結束後顧客記錄當前時間為結束服務時間，並對M_CUSTOM進行V操作，即服務完成顧客用於服務的相應資源可繼續用於其他用途。櫃檯在服務完成後繼續開始叫號。
　　櫃檯叫號過程見main.cpp中的void Call_num(server *this_server)