操作系统实验报告.docx
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操作系统实验报告
操作系统实验报告
学院：
信息科学与工程学院
指导老师：
胡小龙
1、实验目的
1、增强学生对计算机操作系统基本原理、基本理论、基本算法的理解
2、提高和培养学生的动手能力
2、实验题目
银行家算法模拟
3、题目分析
1.银行家算法中的数据结构
（1）可利用资源向量Available，其中每个元素代表一类可利用资源数目，其初始值是系统中所配置的该类的全部可利用资源的数目
（2）最大需求矩阵Max，它定义系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求
（3）分配矩阵Allocation，它定义系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数
（4）需求矩阵Need，表示每一进程尚需的各类资源数
上述算法结构存在下述关系
Need[i,j]=Max[i,j]-Alocation[i,j]
2.银行家算法
设Requesti是进程Pi的请求向量，当pi发出资源请求后，系统按照下述步骤进行检查：
（1）如果Requesti[j]<=Need[i,j],便转向步骤
（2）；否则认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值；
（2）如果Requesti[j]<=Available[j],便转向步骤（3）；否则表示尚无足够资源，pi须等待
（3）系统试探着把资源分配给进程pi，并修改下面的数据结构中的数值：
Available.i-=res->i;
Allocation[process].i+=res->i;
Need[process].i-=res->i;
（4）系统执行安全性算法，检查此次资源分配后系统是否处于安全状态。
若安全，才正式将资源分配给进程pi，已完成此次分配；否则，将本次的试探分配作废，分配回滚。
Available.i+=res->i;
Allocation[process].i-=res->i;
Need[process].i+=res->i;
//资源分配请求
boolrequest（intprocess,RESOURCE*res）
{
//request向量需小于Need矩阵中对应的向量
if（res->A<=Need[process].A&&res->B<=Need[process].B&&res->C<=Need[process].C）
{
//request向量需小于Available向量
if（res->A<=Available.A&&res->B<=Available.B&&res->C<=Available.C）
{
//试探分配
ProbeAlloc（process,res）;
//如果安全检查成立，则请求成功，否则将分配回滚并返回失败
if（SafeCheck（））
{
returntrue;
}
else
{
printf（"安全性检查失败。
原因：
系统将进入不安全状态，有可能引起死锁。
\n"）;
printf（"正在回滚...\n"）;
RollBack（process,res）;
}
}
else
{
printf（"安全性检查失败。
原因：
请求向量大于可利用资源向量。
\n"）;
}
}
else
{
printf（"安全性检查失败。
原因：
请求向量大于需求向量。
\n"）;
}
returnfalse;
}
3.安全性算法
（1）设置两个向量：
i工作向量Work,表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，在执行安全算法开始时：
Work=Available
iiFinish,表示系统是否有足够的资源分配给进程，是指运行完成。
开始时：
Finish[i]=false;当有足够资源分配给进程时，再令Finish[i]=true
（2）从进程集合中找到一个满足下述条件的进程：
iFinish[i]=false;
iiNeed[i,j]<=Work[j];若找到，执行步骤（3），否则，执行步骤（4）
（3）当进程pi获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给他的资源
Work[j]=Work[j]+Allocation[i,j];
Finish[i]=true;
Gotostep2;
（4）如果所有进程的Finish[i]=true都满足，则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
//安全性检查
boolSafeCheck（）
{
RESOURCEWork=Available;
boolFinish[PROCESSES_NUMBER]={false,false,false,false,false};
inti;
intj=0;
for（i=0;i{
//是否已检查过
if（Finish[i]==false）
{
//是否有足够的资源分配给该进程
if（Need[i].A<=Work.A&&Need[i].B<=Work.B&&Need[i].C<=Work.C）
{
//有则使其执行完成，并将已分配给该进程的资源全部回收
Work.A+=Allocation[i].A;
Work.B+=Allocation[i].B;
Work.C+=Allocation[i].C;
Finish[i]=true;
safe[j++]=i;
i=-1;//重新进行遍历
}
}
}
//如果所有进程的Finish向量都为true则处于安全状态，否则为不安全状态
for（i=0;i{
if（Finish[i]==false）
{
returnfalse;
}
}
returntrue;
}
4、源代码
banker.h
#pragmawarning（disable:
4996）
typedefintbool;
#definefalse0
#definetrue!
false
//系统中所有进程数量
#definePROCESSES_NUMBER5
typedefstruct{
intA;
intB;
intC;
}RESOURCE;
//最大需求矩阵
RESOURCEMax[PROCESSES_NUMBER]=
{
{7,5,3},
{3,2,2},
{9,0,2},
{2,2,2},
{4,3,3}
};
//已分配资源数矩阵
RESOURCEAllocation[PROCESSES_NUMBER]=
{
{0,1,0},
{2,0,0},
{3,0,2},
{2,1,1},
{0,0,2}
};
//需求矩阵
RESOURCENeed[PROCESSES_NUMBER]=
{
{7,4,3},
{1,2,2},
{6,0,0},
{0,1,1},
{4,3,1}
};
//可用资源向量
RESOURCEAvailable={3,3,2};
intsafe[PROCESSES_NUMBER];
main.c
#include
#include
#include"banker.h"
//试探分配
voidProbeAlloc（intprocess,RESOURCE*res）
{
Available.A-=res->A;
Available.B-=res->B;
Available.C-=res->C;
Allocation[process].A+=res->A;
Allocation[process].B+=res->B;
Allocation[process].C+=res->C;
Need[process].A-=res->A;
Need[process].B-=res->B;
Need[process].C-=res->C;
}
//若试探分配后进入不安全状态，将分配回滚
voidRollBack（intprocess,RESOURCE*res）
{
Available.A+=res->A;
Available.B+=res->B;
Available.C+=res->C;
Allocation[process].A-=res->A;
Allocation[process].B-=res->B;
Allocation[process].C-=res->C;
Need[process].A+=res->A;
Need[process].B+=res->B;
Need[process].C+=res->C;
}
//安全性检查
boolSafeCheck（）
{
RESOURCEWork=Available;
boolFinish[PROCESSES_NUMBER]={false,false,false,false,false};
inti;
intj=0;
for（i=0;i{
//是否已检查过
if（Finish[i]==false）
{
//是否有足够的资源分配给该进程
if（Need[i].A<=Work.A&&Need[i].B<=Work.B&&Need[i].C<=Work.C）
{
//有则使其执行完成，并将已分配给该进程的资源全部回收
Work.A+=Allocation[i].A;
Work.B+=Allocation[i].B;
Work.C+=Allocation[i].C;
Finish[i]=true;
safe[j++]=i;
i=-1;//重新进行遍历
}
}
}
//如果所有进程的Finish向量都为true则处于安全状态，否则为不安全状态
for（i=0;i{
if（Finish[i]==false）
{
returnfalse;
}
}
returntrue;
}
//资源分配请求
boolrequest（intprocess,RESOURCE*res）
{
//request向量需小于Need矩阵中对应的向量
if（res->A<=Need[process].A&&res->B<=Need[process].B&&res->C<=Need[process].C）
{
//request向量需小于Available向量
if（res->A<=Available.A&&res->B<=Available.B&&res->C<=Available.C）
{
//试探分配
ProbeAlloc（process,res）;
//如果安全检查成立，则请求成功，否则将分配回滚并返回失败
if（SafeCheck（））
{
returntrue;
}
else
{
printf（"安全性检查失败。
原因：
系统将进入不安全状态，有可能引起死锁。
\n"）;
printf（"正在回滚...\n"）;
RollBack（process,res）;
}
}
else
{
printf（"安全性检查失败。
原因：
请求向量大于可利用资源向量。
\n"）;
}
}
else
{
printf（"安全性检查失败。
原因：
请求向量大于需求向量。
\n"）;
}
returnfalse;
}
//输出资源分配表
voidPrintTable（）
{
printf（"\t\t\t*********资源分配表*********\n"）;
printf（"ProcessMaxAllocationNeedAvailable\n"）;
printf（"ABCABCABCABC\n"）;
printf（"P0%d%d%d%d%d%d%d%d%d%d%d%d\n",Max[0].A,Max[0].B,Max[0].C,Allocation[0].A,Allocation[0].B,Allocation[0].C,Need[0].A,Need[0].B,Need[0].C,Available.A,Available.B,Available.C）;
printf（"P1%d%d%d%d%d%d%d%d%d\n",Max[1].A,Max[1].B,Max[1].C,Allocation[1].A,Allocation[1].B,Allocation[1].C,Need[1].A,Need[1].B,Need[1].C）;
printf（"P2%d%d%d%d%d%d%d%d%d\n",Max[2].A,Max[2].B,Max[2].C,Allocation[2].A,Allocation[2].B,Allocation[2].C,Need[2].A,Need[2].B,Need[2].C）;
printf（"P3%d%d%d%d%d%d%d%d%d\n",Max[3].A,Max[3].B,Max[3].C,Allocation[3].A,Allocation[3].B,Allocation[3].C,Need[3].A,Need[3].B,Need[3].C）;
printf（"P4%d%d%d%d%d%d%d%d%d\n",Max[4].A,Max[4].B,Max[4].C,Allocation[4].A,Allocation[4].B,Allocation[4].C,Need[4].A,Need[4].B,Need[4].C）;
printf（"\n"）;
}
intmain（）
{
intch;
printf（"先检查初始状态是否安全。
\n"）;
if（SafeCheck（））
{
printf（"系统处于安全状态。
\n"）;
printf（"安全序列是{P%d,P%d,P%d,P%d,P%d}。
\n",safe[0],safe[1],safe[2],safe[3],safe[4]）;
}
else
{
printf（"系统处于不安全状态。
程序将退出...\n"）;
gotoover;
}
do
{
intprocess;
RESOURCEres;
PrintTable（）;
printf（"请依次输入请求分配的进程和对三类资源的请求数量：
"）;
scanf（"%d%d%d%d",&process,&res.A,&res.B,&res.C）;
if（request（process,&res））
{
printf（"分配成功。
\n"）;
printf（"安全序列是{P%d,P%d,P%d,P%d,P%d}。
\n",safe[0],safe[1],safe[2],safe[3],safe[4]）;
}
else
{
printf（"分配失败。
\n"）;
}
printf（"是否继续分配？
（Y/N）:
"）;
fflush（stdin）;//虽然C标准不支持这种用法，但是VC++支持
ch=getchar（）;
}while（ch=='Y'||ch=='y'）;
over:
printf（"执行完毕。
"）;
return0;
}
五、程序运行截图
6、实验心得
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