Prog. #3 Process Coordination Solution

Description

一、 作業目的

基於pthread的方式來熟悉 process coordination的觀念。

二、 作業內容

【生產空拍機】為了要與空拍機大廠T公司競爭，G公司希望能透過機器人自動化生產新型的空拍機。在空拍機工廠中，有3個生產站（producer）及1個原料配件分配者（dispatcher）在負責生產空拍機。每一個生產站會不斷製造空拍機，但是要做好一個空拍機需要具備下面三種模組配件：battery（電池）、aircraft（機體）、和 propeller（螺旋槳）等。為了加快製造速度，3個producer分別各擁有一種模組配件的材料，而dispatcher則不斷隨機供應3種原料配件到一個供應前台，供應時並且不會與供應前台上面已經有模組配件重複。

每當dispatcher準備好2種原料，缺這2種原料的producer便可以向dispatcher取得這2種原料，加上本身擁有的原料，製成一個空拍機。完成後通知供應模組配件的dispatcher，dispatcher接著再隨機地準備另外三種模組配件放到供應前台上去。

請設計程式模擬這producer和dispatcher同步處理的動作。在程式中做出適當的輸出，顯示出工廠生產空拍機的情況。假設工廠每天生產完50個空拍機以後需要停工休息，請在生產出第50個空拍機的時候，結束程式，列印出來dispatcher準備了多少各種模組配件，並按照生產空拍機的數量多寡順序，印出每個producer總共生產出多少個空拍機。

因此，你的程式可能會印出來

$prog3

Dispatcher: propeller

Dispatcher: battery

Producer (aircraft): OK, 1 drone(s)

Dispatcher: battery

…

Producer (battery): OK, 15 drone(s)

…

Producer (propeller): OK, 40 drone(s)

…

三、 作業要點

1. 請注意，本作業使用的程式語言是C/C++，測試平台的作業系統： Ubuntu 16.10 64-bit。使用的編譯

程式為g++ 編譯器：5.4。其他平台或程式語言不在本次作業考慮範圍之內。如在測試平台上無法編譯與執行，都不予給分。

2. 請注意，本作業必須要用 Pthread API中的 mutex機制來進行，例如pthread_mutex_init()。 不能使用semaphore機制，例如sem_init()。任何不用Pthread API mutex機制的程式，只能最多得到基本的30分。

3. 本作業的評分方式如下： a. 【基本功能】

1. 1. 1. 本作業必須以multithreaded的方式來完成，每個producer和dispatcher都各自是一個thread。沒有用此機制者，會扣50分。

1. 1. 2. 本作業在處理準備模組配件以及取用模組配件的程式碼部分，都必須以pthread API中的mutex機制形成critical section來設計。不使用此機制者，會扣50分。

1. 1. 3. 將分別考慮以下不同程度，按照正確性來給分。請在報告中說明自己完成的項目。

1. 1. 1. 1. [基本] 亂數的產生必須在主程式一開始就用 srand(0); 的方式設定亂數種子，每次執行都會產生相同的亂數序列。（助教會修改 seed 值，進行測試），最多可得10分。

1. 1. 1. 2. 正確使用pthread API 中的 mutex 機制形成critical section來處理 thread 之間的共用變數，最多可得20分。不使用此機制者，此部分 0分

1. 1. 1. 2. 以下依照程式可執行的程度評分：

1. 1. 1. 2. 1. 基礎程度 ：程式中只有一個 dispatcher 與一個 producer （有 battery模組）總共 2 個threads，dispatcher只會隨機分配其他2種模組配件。在此情況下，可以正確產生50個空拍機，印出生產過程以及 dispatcher 與 producer 正確資料。如果程式只完成到此程度，最多可得40分。

1. 1. 1. 2. 2. 完整程度：程式中有一個dispatcher 與3個 producer 總共4個threads，每個producer可以正確產生空拍機，且可以產生總共 50 個空拍機，印出生產過程以及 dispatcher 與 producer 正確資料，如果程式可完成到此程度，最多可得70分。

1. 2. 【進階功能】完成以上基本功能者，才可按照以下項目，多得其他的分數。但請注意，如何demo

出你程式中的這些進階功能，必須在你的說明文件檔案中詳細說明，如果助教看不懂，可能反而會扣分。

1. 2. 1. 工廠增加一個dispatcher B。原先的dispatcher A負責 battery與aircraft 2種不同模組配件的供應， dispatcher B 負責aircraft與propeller。供應模組配件的方式如基本要求：如果已經供應，便不再重複，而且供應時是隨機供應。所有的dispatcher都以thread方式實做。其餘要求與基本功能相同。

可以正確印出生產過程以及dispatcher 與 producer 正確資料，本功能最多可得40分。

具備此功能者，請用 argv[] 的方式讀入參數，1表示基本功能中一個dispatcher的情況, 2表示本進階功能中兩個dispatchers的情況。並用argc 來判斷有無參數，如果沒有參數，預設為基本功能（即參數為 1）。例如以下執行方式：

$prog3 2

Dispatcher A: battery

Dispatcher B: propeller

Producer (aircraft): OK, 1 drone(s)

Dispatcher A: aircraft

…

4. 本作業需繳交檔案：

4. 1. 說明報告：檔案為docx或pdf格式。

4. 1. 1. 報告中必須說明程式的設計理念、程式如何編譯，以及如何操作。

4. 1. 2. 報告中同時必須詳細說明你完成哪些部份。如有用到特殊程式庫，請務必說明。

4. 1. 3. 請務必讓助教明白如何編譯及測試你的程式。助教如果無法編譯或測試，會寄信（最多兩次）通知你來說明，但每說明一次，助教會少給你10分。

4. 2. 完整原始程式碼。不可含執行檔。助教會重新編譯你們的程式。

4. 所有相關檔案，例如報告檔、程式檔、參考資料等，請壓縮成一個壓縮檔（不可超過2MB）後上傳至portal。請注意，不可抄襲。助教不會區分何者為原始版本，被判定抄襲者，一律0分。

四、 繳交方式：

1. 最終繳交時間：

1. 電子檔在 2017.06.02以前，上傳至個人portal。如有多個檔案，將所有檔案壓縮成zip（rar,7z 亦可）格式，然後上傳。

b. 上傳檔名格式：「學號 _ 作業號碼 .doc 」或「學號 _ 作業號碼 .rar 」 。 例如： 912233_01.doc 或912233_01.rar。

2. 如有違規事項者，依照課程規定處理。

2. 如需請假，請上portal請假，並持相關證明文件，在請假結束後的第一次上課時完成請假手續，並在一週內完成補交。補交作業將以8折計算。

4. 老師不接受「門縫」方式繳交，助教也不接受任何作業。

五、 如有未盡事宜，將在個人portal板面公告通知。

六、 If you need any assistance in English, please contact Prof. Yang.

七、 參考資訊：

1. 課本第6章

2. “How to Use C Mutex Lock Examples for Linux Thread Synchronization”, http://www.thegeekstuff.com/2012/05/c-mutex-examples/?refcom

3. “pthread ︰mutex”, http://angelonotes.blogspot.tw/2012/02/pthread-mutex.html