- 实验目的
1、熟悉并发程序实验工具BACI。
2、掌握BACC和BAINTERP的使用。
3、熟悉信号量的同步控制机制。
二、实验软硬件要求
** ** 1、CPU：P4 1.6GHz 内存：4G
2、Windows平台上的Linux虚拟机
- 实验内容
（1）完成Linux系统的登录，启动进入终端。
编程步骤：
cd baci/balnxxe
编写程序文件命令：gedit my.cm （程序源码请看第（2）题，需要你补充缺失的代码。）
编译命令：$./bacc my，生成my.pco文件；
运行：./bainterp my.pco, 得到并分析结果。
（2）用信号量实现进程同步时，通常设置与进程相关的私有信号量。empty和full分别属于生产者和消费者进程私有，即生产者要问是否empty，才能开始生产；同理，消费者要问是否full才能消费。 用信号量mutex实现进程互斥，互斥使用缓冲池，其初值=1；
请将下面的并发程序填写完整，或自行编写并发程序。
参考程序：pc.cm
semaphore mutex=1; //缓冲池互斥信号量
semaphore full=0; //满缓冲区个数信号量，初值=0
semaphore em=7; //空缓冲区个数信号量，初值=7
int in=0;int out=0;
int buff[6]; //缓冲池
void p1()
{ int nextp; while(1)
{ cin>>nextp; //生产一个产品
p(em);
//填写代码
buff[in]=nextp;
cout <<"in="<<in<<endl;
//填写代码;
cout <<"nextp="<<nextp<<endl;
v(mutex);
//填写代码;
}
}//producer
void c1()
{ int nextc;
while(1)
{
//填写代码;
p(mutex);
//填写代码
out=(out+1)%6;
cout <<"nextc="<<nextc<<endl;
//填写代码;
v(em);
}
}//consumer
void main()
{ cobegin{ p1();c1(); }
}
完整代码:
semaphore mutex=1;
semaphore full=0;
semaphore em=7;
int in=0;int out=0;
int buff[6];
void p1(){
int nextp;
while(1){
cin>>nextp;
p(em);
p(mutex);
buff[in]=nextp;
cout<<"in="<<in<<endl;
in=(in+1)%6;
cout<<"nextp="<<nextp<<endl;
v(mutex);
v(full);
}
}
void c1(){
int nextc;
while(1){
p(full);
p(mutex);
nextc=buff[out];
out=(out+1)%6;
cout<<"nextc="<<nextc<<endl;
v(mutex);
v(em);
}
}//consumer
void main(){
cobegin{
p1();
c1();
}
}
（3）有父亲、母亲、儿子、女儿4个进程，共享一个盘子，父亲每次在盘子中放入一个苹果，盘子中的苹果只能由女儿取出；母亲每次向盘子放入一个桔子，桔子只能由儿子取出，假设盘子内能装一个水果。编程：apple.cm
1）编写用信号量机制实现父亲等4个进程的并发控制程序；
2）在BACI环境中运行并分析结果。
semaphore mutex=1;
semaphore plat=1;
semaphore apple=0;
semaphore orange=0 ;
int ap=0;int or=0;int pl=1;
void father(){
int num;
while(1){
p(plat);
p(mutex);
cin>>num;
cout<<"father put on apple "<<num<<endl;
v(apple);
ap++;
pl--;
v(mutex);
}
}
void monther(){
int num;
while(1){
p(plat);
p(mutex);
cin>>num;
cout<<"monther put on orange "<<num<<endl;
v(orange);
or++;
pl--;
v(mutex);
}
}
void son(){
int num;
while(1){
p(orange);
p(mutex);
cout<<"son take out a orange"<<endl;
v(plat);
or--;
pl++;
cout<<"orange="<<or<<endl;
cout<<"plat="<<pl<<endl;
v(mutex);
}
}
void daughter(){
int num;
while(1){
p(apple);
p(mutex);
cout<<"daughter take out a apple"<<endl;
v(plat);
ap--;
pl++;
cout<<"apple="<<ap<<endl;
cout<<"plat="<<pl<<endl;
v(mutex);
}
}
void main(){
cobegin{
father();
daughter();
monther();
son();
}
}
三、实验结果分析
（对上述实验内容中的各题结果，进行分析讨论。并回答下列问题）
- 简述用信号量控制互斥问题时的编程设置。
当进程互斥时或者涉及临界资源的争夺时，应该遵循前P后V的信号量设置原则
- 简述用信号量控制同步问题时的编程设置。
当进程同步时，应该遵循前V后P的原则，即先发生的进程完成后设置V信号量，后发生的进程发生前设置P信号量，同时注意，PV信号量应该成对出现。
四、总结：你对本次实验有什么体会或看法。
分析信号量问题时，应该先进行关系分析，找出同步和互斥的关系，根据同步关系前V后P ，互斥关系前P后V的原则对信号量进行设置。
注意：伪代码中设置的semaphore是信号量，只能用PV进行加减，不能使用++或—进行操作。
附BACI工具说明：
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，下面是在试验中需要用到的函数解释.
- 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。
- 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.atomic
atomic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
6.cin可以连续从键盘读取想要的数据，以空格、tab或换行作为分隔符。
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