操作系统课程设计银行家算法模拟实现Word下载.docx
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内容
时间(天)
1
熟悉课题、分析课题
0.5
2
对系统进行模块分解,问题分析和确定解决方案
3
编程调试
4
测试和差错
5
书写课程设计报告
6
考核
合计
7.5
五.成绩评定
考核方法:
根据学生平时表现、测试检查、课程设计报告、运行演示和学生回答问题相结合的形式作为考核依据,考察学生的动手能力,独立分析解决问题的能力和创新精神,并根据学生的学习态度综合考评。
平时表现(占30%),课程设计报告(占40%),课程答辩(占30%)。
成绩评定:
成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五个级别。
“优秀”为100分到90分,“良好”为89分到80分,“中等”为79分到70分,“及格”为69分到60分,“不及格”为60分以下。
1.需求分析
1、始化这组进程的最大资源请求和一次申请的资源序列。
把各进程已占用和需求资源情况记录在进程控制块中。
假定进程控制块的内容包括:
进程名,状态,当前申请量,资源需求总量,已占资源量,能执行完标志。
其中,进程的状态有:
就绪,等待和完成。
当系统不能满足进程的资源请求时,进程出于等待状态。
资源需求总量表示进程运行过程中对资源的总的需求量。
已占资源量表示进程目前已经得到但还为归还的资源量。
因此,进程在以后还需要的剩余资源量等于资源需要总量减去已占资源量。
陷入每个进程的资源需求总量不应超过系统拥有的资源总量。
2、银行家算法分配资源的原则是:
当某个进程提出资源请求时,假定先分配资源给它,然后查找各进程的剩余请求,检查系统的剩余资源量是否由于进程的分配而导致系统死锁。
若能,则让进程等待,否则,让进程的假分配变为真分配。
A)查找各进程的剩余请求,检查系统的剩余资源量是否能满足其中一进程,如果能,则转B)。
B)将资源分配给所选的进程,这样,该进程已获得资源最大请求,最终能运行完成。
标记这个进程为终止进程,并将其占有的全部资源归还给系统。
重复第A)步和B)步,直到所有进程都标记为终止进程,或知道一个死锁发生。
若所有进程都标记为终止进程,则系统的初始状态是安全的,否则为不安全的。
若安全,则正式将资源分配给它,否则,假定的分配作废,让其等待。
2.概要设计
2.1设计思想
2.2数据结构
假设有m个进程,则有如下数据结构:
#definew50//宏定义
#definer50//宏定义
intm;
//总进程数
intall[w];
//各种资源的数目总和
intmax[w][r];
//m个进程最大资源需求量
intavailable[r];
//系统可用资源数
intallocation[w][r];
//m个进程已经得到资源的资源量
intneed[w][r];
//m个进程还需要资源的资源量
intrequest[r];
//请求资源个数
2.3程序流程图
3.详细设计
3.1算法思想
银行家算法的基本思想是分配资源之前,判断系统是否是安全的;
若是,才分配。
否则拒绝分配。
3.2银行家算法
设Request[n],是进程的请求向量,如果Request[n]=m,则表示该进程需要m个资源。
当该进程发出资源请求后,系统按下述步骤进行检查:
(1)如果Request[n]《=Need[i,n],便转向步骤
(2);
否则认为出错,因为它所需要的资源数已经超过它所宣布的最大值。
(2)如果Request[n]>
Available,则进程i进入等待资源状态,返回。
(3)假设进程i的申请已获批准,于是修改下面数据结构中的数值:
Available=Available-Request
Allocation=Allocation+Request
Need=Need-Request
(4)系统执行安全性检查,如安全,则分配成立;
否则恢复原来的资源分配状态,系统恢复原状,进程等待。
程序
voidbank()//银行家算法
{
inti=0,j=0;
charflag='
Y'
;
while(flag=='
||flag=='
y'
)
{
i=-1;
while(i<
0||i>
=m)
cout<
<
"
请输入需申请资源的进程号(从0到"
m-1<
):
cin>
>
i;
if(i<
=m)cout<
该进程号不存在,请重新输入!
endl;
}
请输入进程"
i<
申请的资源数:
for(j=0;
j<
1;
j++)
"
request[j];
if(request[j]>
need[i][j])//若请求的资源数大于进程还需要i类资源的资源量j
进程"
申请的资源数大于进程"
还需要资源的资源量!
申请不合理,请重新选择!
endl<
flag='
1'
break;
else
{
available[j])//若请求的资源数大于可用资源数
申请的资源数大于系统可用资源的资源量!
申请不合理!
请重新选择!
}
if(flag=='
change(i);
//调用change(i)函数,改变资源数
if(chkerr(i))//若系统安全
rstore(i);
//调用rstore(i)函数,恢复资源数
show();
//输出资源分配情况
else//若系统不安全
//输出资源分配情况
else//若flag=N||flag=n
是否继续(Y/N):
flag;
}
3.3安全性检查算法
(1)设置两个工作向量Work=Available;
Finish[M]=False
(2)从进程集合中找到一个满足下述条件的进程,
Finish[i]=False
Need<
=Work
如找到,执行(3);
否则,执行(4)
(3)设进程获得资源,可顺利执行,直至完成,从而释放资源。
Work=Work+Allocation
Finish=True
GOTO2
(4)如所有的进程Finish[M]=true,则表示安全;
否则系统不安全。
intchkerr(ints)//检查安全性
{intwork,FInISH[w];
inti,j,k=0;
for(i=0;
m;
i++)FInISH[i]=false;
for(j=0;
work=available[j];
i=s;
do
{
if(FInISH[i]==false&
&
need[i][j]<
=work)
{
work=work+allocation[i][j];
FInISH[i]=true;
i=0;
{i++;
}while(i<
m);
i++)
if(FInISH[i]==false)
系统不安全本次资源申请不成功"
return1;
系统安全,分配成功。
return0;
}
3.4修改数据结构中的数值
改变可用资源和已经拿到资源和还需要的资源的值
voidchange(intk){
intj;
available[j]=available[j]-request[j];
allocation[k][j]=allocation[k][j]+request[j];
need[k][j]=need[k][j]-request[j];
}
3.5如果分配失败,则恢复原来的资源分配状态
恢复可用资源和已经拿到资源和还需要的资源的值
voidrstore(intk)
{intj;
available[j]=available[j]+request[j];
allocation[k][j]=allocation[k][j]-request[j];
need[k][j]=need[k][j]+request[j];
3.6输出显示
实现人机交互的各类资源输出显示情况。
voidshow()//输出资源分配情况
{
inti,j;
资源总量:
j++)cout<
all[j];
系统目前资源可用数:
available[j];
进程名各进程还需要的资源量"
for(i=0;
进程"
:
进程名各进程已经得到的资源量"
allocation[i][j]<
voidchange(intk)//改变可用资源和已经拿到资源和还需要的资源的值
3.7主函数
voidmain()//主函数
inti=0,j=0,p;
-------------银行家算法模拟-------------"
请输入总进程数:
请输入总资源数:
i++)
all[i];
依次输入各进程所需要的最大资源数量:
j++)
max[i][j];
if(max[i][j]>
all[j])
占有资源超过了声明的该资源总数,请重新输入"
while(max[i][j]>
all[j]);
cout<
依次输入各进程已经占据的资源数量:
for(i=0;
allocation[i][j];
if(allocation[i][j]>
max[i][j])
占有资源超过了声明的最大资源,请重新输入"
}while(allocation[i][j]>
max[i][j]);
//初始化资源数量
{p=all[j];
p=p-allocation[i][j];
//减去已经被占据的资源
available[j]=p;
if(available[j]<
0)
available[j]=0;
need[i][j]=max[i][j]-allocation[i][j];
bank();
3.8定义全局变量
#include"
string.h"
iostream"
usingnamespacestd;
#definefalse0
#definetrue1
4.调试分析
图4-1
图4-1这里为3个进程(进程0.1.2)共用10个资源,分别需要的最大资源数为3,4,3.已经占有的资源数为:
1,2,2.分配给0号进程1个资源,系统安全,分配成功
图4-2
4-2再分配给0号进程1个资源,系统安全,分配成功
图4-3
4-3分配给1号进程3个资源,因为1号资源还需要2个即达到最大需要资源数,故申请不合理,分配不成功
图4-4
图4-4重新设定2个进程(0,1)共用5个资源。
分别需要的最大资源数为4,3.已经占有的资源数为3,1。
进程1申请2个资源,大于系统可用资源数。
申请不合理,故申请失败。
图4-5
图4-5进程1申请1个资源,此时发生死锁,故申请失败。
(发生死锁后,程序出错。
)
5.总结
由于本人技术与经验的不足,在设计n类资源时出现未找到解决方法的错误,因此只把资源种类设计成只有一类。
这样程序的编写得到简化。
当然在实际实现时会出现很多类资源,这是这个程序需要改进的地方。
进程请求资源后,若产生死锁,则程序出错。
相信随着对操作系统与死锁等问题的深入了解,会更好的完善这个程序。
在上学期的数据库课程里已经初步认识了银行家算法,对它有了一定的了解。
它是避免死锁的主要方法,书上的介绍也许不够详细与完整,所以在这次课程设计中,通过查阅大量书籍资料,让我对它产生了一定的深入认识,只是由于一些个人原因,未能及时完成。
在以后的学习中,这种算法还将会有很多地方要用到的。
所以不能报着“学过就完事”的态度。
当然,以后可能还会有比这种算法更好的算法,但是核心思想与它的目的是不会变的。
所以,弄懂弄透了之后,再学习操作系统的更多知识会更容易上手。
6.参考文献
[1].汤小丹.计算机操作系统(第三版).西安:
电子科技大学出版社;
[2].张丽芬.操作系统实验教程.清华大学出版社。