操作系统课设Word格式文档下载.docx
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六、源程序7
七、心得体会11
银行家算法设计与实现
一、设计目的
本课程设计是学习完《操作系统原理》课程后，进行的一次全面的综合训练。
通过这次课程设计，让我们更好地掌握操作系统的原理及实现方法,加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强动手能力。
二、设计内容
编制银行家算法通用程序，并检测所给状态的系统安全性。
实验环境：
环境不限，可以在vc和java等环境下完成，操作系统平台可以选择Windows，Linux等平台。
三、银行家算法的基本思想
（一）死锁
在多道程序系统中，虽可借助于多个进程的并发执行，来改善系统的资源利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险——死锁。
所谓死锁，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。
产生死锁的原因可归结为如下两点：
（1）竞争资源。
（2）进程间推进顺序非法。
死锁的发生必须具备下列四个必要条件：
（1）互斥条件。
（2）请求和保持条件。
（3）不剥夺条件。
（4）环路等待条件。
（二）系统安全状态
避免死锁的实质在于：
系统在进行资源分配时，如何使系统不进入不安全状态。
所谓安全状态，是指系统能按某种进程顺序（P1，P2，……，Pn）（称<
P1，P2，……，Pn>
序列为安全序列），来为每个进程Pi分配其所需资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可顺利的完成。
如果系统无法找到这样一个安全序列，则称系统处于不安全状态。
（三）银行家算法避免死锁
为实现银行家算法，系统中必须设置若干数据结构。
1、银行家算法中的数据结构
（1）可利用资源向量Available。
这是一个含有m个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。
Available[j]=K，则表示系统中现有Rj类资源K个。
（2）最大需求矩阵Max。
这是一个n*m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。
如果Max[i，j]=K，则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。
（3）分配矩阵Allocation。
这也是一个n*m的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。
如果Allocation[i，j]=K，则表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。
（4）需求矩阵Need。
这也是一个n*m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。
如果Need[i，j]=K，则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。
上述三个矩阵存在如下关系：
Need[i,j]=Max[i，j]-Allocation[i，j]
2、银行家算法
设Request[i]是进程Pi的请求向量，如果Request[i，j]=K,表示进程需要K个Rj类型的资源。
当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查：
（1）如果Request[i，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Request[i，j]<
=Available[j]，便转向步骤（3）；
否则，表示尚无足够资源，Pi须等待。
（3）系统尝试着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：
Available[j]=Available[j]-Request[i，j]；
Allocation[i，j]=Allocation[i，j]+Request[i，j]；
Need[i，j]=Need[i，j]-Request[i，j]；
（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，以完成本次分配；
否则，将本次的尝试分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。
3、安全性算法
系统所执行的安全性算法可描述如下：
（1）设置两个向量：
①工作向量Work：
它表示系统可提供给进程继续运行所需要的各类资源数目，它含有m个元素，在执行安全算法开始时，Work=Available；
②Finish：
它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。
开始时先做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能满足下述条件的进程：
①Finish[i]=false；
②Need[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，并释放出分配给它的资源，故应执行：
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。
四、系统模块间关系图、流程图
NoAllNo
Yes
No
5、输入、输出数据
Process
Max
Allocation
Available
P0
0044
0032
1622
P1
2750
1000
P2
361010
1354
P3
0984
0332
P4
06610
0014
输入进程P2提出请求（1，2,2,2）
输出如图：
6、源程序
/***************************/
/*专业：
10计科2班*/
/*姓名：
杨茜*/
/*学号：
100104021133*/
/*课设：
银行家算法*/
#include<
stdio.h>
stdlib.h>
#defineMAX_PROCESS32//最大进程数
#defineMAX_COURCE64//最大资源类别
intMAX_FACT_PROCESS;
//实际总进程数
intMAX_FACT_COURCE;
//实际资源类别数
intAvailable[MAX_COURCE];
//可利用资源向量
intMax[MAX_PROCESS][MAX_COURCE];
//最大需求矩阵
intAllocation[MAX_PROCESS][MAX_COURCE];
//分配矩阵
intNeed[MAX_PROCESS][MAX_COURCE];
//需求矩阵
intRequest_PROCESS;
//发出请求的进程
intRequest_COURCE_NEMBER[MAX_COURCE];
//请求资源数
boolFinish[MAX_COURCE];
//表示系统是否有足够的资源分配给进程的标识数组
intAn[MAX_PROCESS];
//安全序列
/*安全性算法*/
boolAnquan（）
{
inti=0;
intt=0;
intWork[MAX_COURCE];
for（i=0;
i<
MAX_FACT_COURCE;
i++）//工作向量Work[],表示系统可提供进程运行的各类资源数
Work[i]=Available[i];
boolFinish[MAX_PROCESS]={false};
intn=0;
intm=0;
while（true）//找出依次的安全进程
{
MAX_FACT_PROCESS;
i++）
{
for（t=0;
t<
t++）{
if（false==Finish[i]&
&
Need[i][t]<
=Work[t]）//进程i的资源需求是否满足
;
else//有不满足的条件就退出
break;
}
//for是否正常结束
if（t==MAX_FACT_COURCE）//不是从else跳出的
{
An[m]=i;
m++;
t=0;
while（t<
MAX_FACT_COURCE）
{
Work[t]=Work[t]+Allocation[i][t];
//释放进程的资源
t++;
}
Finish[i]=true;
i=-1;
//进程从头开始循环
}
if（m==MAX_FACT_PROCESS）//进程分配完毕找到安全序列
returntrue;
else
returnfalse;
}
}
/*需求请求*/
boolRq（）
inty;
for（y=0;
y<
y++）//判断请求是否满足系统供给
if（Request_COURCE_NEMBER[y]<
=Need[Request_PROCESS][y]&
Request_COURCE_NEMBER[y]<
=Available[y]）
continue;
else
y++）//分配资源，并修改数据结构中的数值
Available[y]=Available[y]-Request_COURCE_NEMBER[y];
Allocation[Request_PROCESS][y]=Allocation[Request_PROCESS][y]+Request_COURCE_NEMBER[y];
Need[Request_PROCESS][y]=Need[Request_PROCESS][y]-Request_COURCE_NEMBER[y];
returntrue;
intmain（）
{
intj;
printf（"
输入进程数：
"
）;
scanf（"
%d"
&
MAX_FACT_PROCESS）;
输入资源类别数：
MAX_FACT_COURCE）;
i++）//已分配矩阵
printf（"
进程%d输入已分配的：
i）;
for（j=0;
j<
j++）
scanf（"
Allocation[i][j]）;
i++）//最大分配数矩阵
进程%d最大分配数：
Max[i][j]）;
需求矩阵Need：
i++）//需求矩阵
\n"
{Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];
Need[i][j]）;
\n输入可利用资源：
for（j=0;
Available[j]）;
if（Anquan（））
安全序列：
P%d\t"
An[i]）;
elseprintf（"
没有安全序列！
/*****************************************/
intn=1;
while（n!
=0）//循环继续
\n输入发出请求的进程：
scanf（"
Request_PROCESS）;
\n输入请求资源：
for（i=0;
Request_COURCE_NEMBER[i]）;
if（Rq（））
printf（"
进行安全检查……\n"
if（Anquan（））
printf（"
进程%d可以分到资源！
Request_PROCESS）;
for（i=0;
printf（"
P%d"
else
i++）//还原资源
Available[i]=Available[i]+Request_COURCE_NEMBER[i];
Allocation[Request_PROCESS][i]=Allocation[Request_PROCESS][i]-Request_COURCE_NEMBER[i];
Need[Request_PROCESS][i]=Need[Request_PROCESS][i]+Request_COURCE_NEMBER[i];
进程%d不能分到资源！
/*****************************************/
是否继续（0退出）"
n）;
return0;
}
七、心得体会
为期两周的课程设计就这样结束了，因为银行家算法在学习操作系统课程时学的还不错，老师一布置此题时，就有了算法框架。
但是可能是假期都没有写程序，突然就无法写了，但是，有万前平同学的讲解，很快就写好了大概。
虽然没有任何语法错误，但是其中也有着逻辑上的错误，如输入进程需求的检查算法总是没办法调用，后来有万前平同学教我修改后就可以进行了。
之后也加了一个循环输入的算法。
谢谢老师这段时间的讲解，还有感谢万前平同学耐心帮助！
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