操作系统课程设计银行家算法地模拟的实现.docx

1、操作系统课程设计银行家算法地模拟的实现操作系统课程设计（银行家算法的模拟实现）1、设计目的 1、进一步了解进程的并发执行。 2、加强对进程死锁的理解。 3、用银行家算法完成死锁检测。2、设计内容给出进程需求矩阵C、资源向量R以及一个进程的申请序列。使用进程启动拒绝和资源分配拒绝（银行家算法）模拟该进程组的执行情况。3、设计要求 1、初始状态没有进程启动。 2、计算每次进程申请是否分配，如：计算出预分配后的状态情况（安全状态、不安全状态），如果是安全状态，输出安全序列。 3、每次进程申请被允许后，输出资源分配矩阵A和可用资源向量V。 4、每次申请情况应可单步查看，如：输入一个空格，继续下个申请。

2、4、算法原理 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，其中的每个元素代表一类可利用资源的数目， 其初始值是系统中所配置的该类全部资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态改变。如果Availablej=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Maxi,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Alloc

3、ationi,j=K，则表示进程i当前已经分得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，用以表示每个进程尚需要的各类资源数。如果Needi,j=K，则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。上述三个矩阵间存在以下关系：Needi,j=Maxi,j-Allocationi,j2、银行家算法应用模拟实现Dijkstra的银行家算法以避免死锁的出现，分两部分组成：一是银行家算法（扫描）；二是安全性算法。 （1）银行家算法（扫描） 设Requesti是进程Pi的请求向量，如果Requestij=K，表示进程Pi需要K个Ri类型的资源。当Pi发出资源请求后，系统按下

4、述步骤进行检查： 如果Requestij=Needi,j，便转向步骤；否则认为出错，因为它所需的资源数已经超过了它所宣布的最大值。 如果Requestij=Allocationi,j，便转向步骤；否则表示尚无足够资源，Pi需等待。 系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值。 Availablej=Available-Requestij； Allocationi,j=Allocationi,j+Requestij； Needi,j=Needi,j-Requestij； 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，已完成本次分

5、配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来资源的分配状态，让进程Pi等待。（2）安全性算法 系统所执行的安全性算法可描述如下： 设置两个向量：一个是工作向量Work；它表示系统可提供给进程继续运行所需要的各类资源的数目，它含有m个元素，在执行安全性算法开始时，work=Available；另一个是Finish；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Finishi=false；当有足够资源分配给进程时，再令Finishi=true； 从进程集合中找到能满足下述条件的进程： 一是Finishi=false；二是Needi,j=Workj；若找到，执行步骤，否则，执行步骤； 当

6、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： Workj=Workj+Allocationi,j； Finishi=true； go to step； 如果所有进程的 Finishi=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。5、设计思路 1、进程一开始向系统提出最大需求量； 2、进程每次提出新的需求（分期贷款）都统计是否超出它事先提出的最大需求量； 3、若正常，则判断该进程所需剩余量（包括本次申请）是否超出系统所掌握的剩余资源量，若不超出，则分配，否则等待。六、 程序运行调试结果1、 程序初始化2、检测系统资源分配是否安全结果7、 小结

7、“银行家算法的模拟实现”是本学期操作系统课程的课程设计。在设计此程序的过程中 我们遇到过许多问题 也学到了很多东西。通过这周的课程设计，我加深了对银行家算法的理解，掌握了银行家算法避免死锁的过程和方法，理解了死锁产生的原因和条件以及避免死锁的方法。所编写程序基本实现了银行家算法的功能，并在其基础上考虑了输出显示格式的美观性，使界面尽可能友好。并且在编程时将主要的操作都封装在函数中，这样使程序可读性增强，使程序更加清晰明了。在算法的数据结构设计上考虑了很长时间。在程序设计中先后参考了很多网络资料 也参考了一些别人写的的程序 综合这些算法思想和自己的思路对程序做了很好的设计方式 对一些算法的优越性

8、等也作了一些考虑。当然，在编写和调试过程中我遇到了许多的问题，通过网上查询资料、翻阅课本、向同学请教、多次调试等方法逐渐解决了大部分问题。让我收获很多，相信在今后的生活中也有一定帮助。附：程序源代码：#include #include #include # define m 50 int no1; /进程数int no2; /资源数int r;int allocationmm,needmm,availablem,maxmm; char name1m,name2m; /定义全局变量void main() void check(); void print(); int i,j,p=0,q=0; c

9、har c; int requestm,allocation1mm,need1mm,available1m; printf(*n); printf(* 银行家算法的设计与实现 *n); printf(*n); printf(请输入进程总数:n); scanf(%d,&no1); printf(请输入资源种类数:n); scanf(%d,&no2); printf(请输入Max矩阵:n); for(i=0;ino1;i+) for(j=0;jno2;j+) scanf(%d,&maxij); /输入已知进程最大资源需求量 printf(请输入Allocation矩阵:n); for(i=0;in

10、o1;i+) for(j=0;jno2;j+) scanf(%d,&allocationij); /输入已知的进程已分配的资源数 for(i=0;ino1;i+) for(j=0;jno2;j+) needij=maxij-allocationij; /根据输入的两个数组计算出need矩阵的值 printf(请输入Available矩阵n); for(i=0;ino2;i+) scanf(%d,&availablei); /输入已知的可用资源数 print(); /输出已知条件 check(); /检测T0时刻已知条件的安全状态 if(r=1) /如果安全则执行以下代码 do q=0; p=0

11、;printf(n请输入请求资源的进程号(04)：n); for(j=0;j=no1) printf(输入错误，请重新输入：n); continue; else break; printf(n请输入该进程所请求的资源数requestj:n); for(j=0;jno2;j+) scanf(%d,&requestj); for(j=0;jneedij) p=1; /判断请求是否超过该进程所需要的资源数 if(p) printf(请求资源超过该进程资源需求量，请求失败！n); else for(j=0;javailablej) q=1; /判断请求是否超过可用资源数 if(q) printf(没有

12、做够的资源分配，请求失败！n); else /请求满足条件 for(j=0;jno2;j+) available1j=availablej; allocation1ij=allocationij; need1ij=needij; /保存原已分配的资源数，仍需要的资源数和可用的资源数 availablej=availablej-requestj; allocationij+=requestj; needij=needij-requestj; /系统尝试把资源分配给请求的进程 print(); check(); /检测分配后的安全性 if(r=0) /如果分配后系统不安全 for(j=0;jno2

13、;j+) availablej=available1j; allocationij=allocation1ij; needij=need1ij; /还原已分配的资源数，仍需要的资源数和可用的资源数 printf(返回分配前资源数n); print(); printf(n你还要继续分配吗？Y or N ?n); /判断是否继续进行资源分配 c=getche(); while(c=y|c=Y); void check() /安全算法函数 int k,f,v=0,i,j; int workm,am; bool finishm; r=1; for(i=0;ino1;i+) finishi=false;

14、 / 初始化进程均没得到足够资源数并完成 for(i=0;ino2;i+) worki=availablei;/worki表示可提供进程继续运行的各类资源数 k=no1; do for(i=0;ino1;i+) if(finishi=false) f=1; for(j=0;jworkj) f=0; if(f=1) /找到还没有完成且需求数小于可提供进程继续运行的资源数的进程 finishi=true; av+=i; /记录安全序列号 for(j=0;j0); f=1; for(i=0;ino1;i+) /判断是否所有的进程都完成 if(finishi=false) f=0; break; if

15、(f=0) /若有进程没完成，则为不安全状态 printf(系统处在不安全状态！); r=0; else printf(n系统当前为安全状态，安全序列为：n); for(i=0;ino1;i+) printf(p%d ,ai); /输出安全序列 void print() /输出函数 int i,j; printf(n); printf(*此时刻资源分配情况*n); printf(进程名/号 | Max | Allocation | Need |n); for (i = 0; i no1; i+) printf( p%d/%d ,i,i); for (j = 0; j no2; j+) printf(%d ,maxij); for (j = 0; j no2; j+) printf( %d ,allocationij); for (j = 0; j no2; j+) printf( %d ,needij); printf(n); printf(n); printf(各类资源可利用的资源数为:); for (j = 0; j no2; j+) printf( %d,availablej); printf(n);（程序结束）