模拟银行家算法.docx

1、模拟银行家算法操作系统-银行家算法课程设计报告姓 名： 学 号： 班 级： 计算机科学与技术专 业：计算机科学与技术 1 课程设计目的 12 课程设计的要求 13 课程设计理论描述 24算法描述及数据结构模型 35 源程序结构分析及代码实现 46课程设计心得与体会 13一、课程设计的目的操作系统是计算机系统的核心系统软件，它负责控制和管理整个系统的资源并组织用户协调使用这些资源，使计算机高效的工作。操作系统课程设计是操作系统理论课的必要补充，是复习和检验所学课程的重要手段，本课程设计的目的是综合应用学生所学知识，通过实验环节，加深学生对操作系统基本原理和工作过程的理解，提高学生独立分析问题、解

2、决问题的能力，增强学生的动手能力。二、课程设计的要求 1) 资源种类与数目可在界面进行设置，在资源分配过程中可以随时增加进程及其对资 源的需求 2) 可读取样例数据（要求存放在外部文件中）进行资源种类、数目与进程数的初始化 3) 在资源分配过程中可以随时进行系统安全状态检测 4) 如果能够通过系统安全状态检测，则系统对该进程进行资源分配；当进程满足所有 资源分配后能够自行释放所有资源，退出资源竞争 5） 具有一定的数据容错性三、课程设计理论描述 本设计的目的是通过编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。要求如下：（1）模拟

3、一个银行家算法；（2）初始化时让系统拥有一定的资源；（3）用键盘输入的方式申请资源；（4）如果预分配后，系统处于安全状态，则修改系统的资源分配情况；（5）如果预分配后，系统处于不安全状态，则提示不能满足请求，设计的主要内容是模拟实现动态资源分配。同时编写和调试一个系统动态资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。 银行家算法. 顾名思义是来源于银行的借贷业务，一定数量的本金要应多个客户的借贷周转，为了防止银行加资金无法周转而倒闭，对每一笔贷款，必须考察其是否能限期归还。在操作系统中研究资源分配策略时也有类似问题，系统中有限的资源要供多个进程使用，必须

4、保证得到的资源的进程能在有限的时间内归还资源，以供其他进程使用资源。如果资源分配不得到就会发生进程循环等待资源，则进程都无法继续执行下去的死锁现象。 把一个进程需要和已占有资源的情况记录在进程控制中，假定进程控制块PCB其中“状态”有就绪态、等待态和完成态。当进程在处于等待态时，表示系统不能满足该进程当前的资源申请。“资源需求总量”表示进程在整个执行过程中总共要申请的资源量。显然，每个进程的资源需求总量不能超过系统拥有的资源总数, 银行算法进行资源分配可以避免死锁.四、算法描述及数据结构模型1.银行家算法: 设进程i提出请求Requestn，则银行家算法按如下规则进行判断。 (1)如果Requ

5、estnNeedi，n，则报错返回。 (2)如果RequestnAvailable，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，于是修改系统状态： 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；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。 2.安全性检查 (1)设置两个工作向量Work=Available；FinishM=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=Wo

6、rk 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 GO TO 2 (4)如所有的进程FinishM=true，则表示安全；否则系统不安全。 3.数据结构 #define False 0 #define True 1 int Max100100=0;/各进程所需各类资源的最大需求 int Avaliable100=0;/系统可用资源 char name100=0;/资源的名称 int Allocation100100=0;/系统已分配资源 int Need100100=0;/还

7、需要资源 int Request100=0;/请求资源向量 int temp100=0;/存放安全序列 int Work100=0;/存放系统可提供资源 int M=100;/作业的最大数为100 int N=100;/资源的最大数为100 void showdata()/显示资源矩阵五、源程序结构分析及代码实现 1. 操作系统银行家算法流程图：AVAILABLEi-=REQUESTi;ALLOCATIONi+=REQUESTi;NEEDi-=REQUESTi; 输入进程的数量 输入资源种类数输入个资源当前可用资源数输入各进程当前已分配的资源数输入各进程对各类资源的最大需求输出提示：输入有误，

8、请重新输入初始化函数chushihua()结束，银行家函数 Bank()提出请求REQUESTiError;REQUESTi=NEEDiREQUESTi=AVAILABLEiError; Safe();输出提示：你的请求被拒！ AVAILABLEi-=REQUESTi；ALLOCATIONi-=REQUESTi;NEEDi+=REQUESTi；输出提示：同意分配请求是否进行再次分配退出程序，银行家算法Bank()结束;安全性算法Safe()开始Work=AVAILABLE;FINISH=false；NEEDi=Work&FINISHi=false;Work+=ALLOCATIONi;FINIS

9、Hi=ture;所有进程的FINISH=ture；输出提示：系统是不安全的安全，输出安全序列Return ture；安全算法safe()结束2.源程序代码：#include#include#include#define False 0#define True 1int Max100100=0;/各进程所需各类资源的最大需求int Avaliable100=0;/系统可用资源char name100=0;/资源的名称int Allocation100100=0;/系统已分配资源int Need100100=0;/还需要资源int Request100=0;/请求资源向量int temp100=0

10、;/存放安全序列int Work100=0;/存放系统可提供资源int M=100;/作业的最大数为100int N=100;/资源的最大数为100void showdata()/显示资源矩阵 int i,j; cout系统目前可用的资源Avaliable:endl; for(i=0;iN;i+) coutnamei ; coutendl; for (j=0;jN;j+) coutAvaliablej ;/输出分配资源 coutendl; cout Max Allocation Needendl; cout进程名 ; for(j=0;j3;j+) for(i=0;iN;i+) coutname

11、i ; cout ; coutendl; for(i=0;iM;i+) cout i ; for(j=0;jN;j+) coutMaxij ; cout ; for(j=0;jN;j+) coutAllocationij ; cout ; for(j=0;jN;j+) coutNeedij ; coutendl; int changdata(int i)/进行资源分配 int j;for (j=0;jM;j+) Avaliablej=Avaliablej-Requestj; Allocationij=Allocationij+Requestj; Needij=Needij-Requestj;r

12、eturn 1;int safe()/安全性算法int i,k=0,m,apply,Finish100=0;int j;int flag=0;Work0=Avaliable0;Work1=Avaliable1;Work2=Avaliable2;for(i=0;iM;i+) apply=0; for(j=0;jN;j+) if (Finishi=False&Needij=Workj) apply+; if(apply=N) for(m=0;mN;m+) Workm=Workm+Allocationim;/变分配数 Finishi=True; tempk=i; i=-1; k+; flag+; f

13、or(i=0;iM;i+) if(Finishi=False) cout系统不安全endl;/不成功系统不安全 return -1; cout系统是安全的!endl;/如果安全，输出成功 cout分配的序列:;for(i=0;iM;i+)/输出运行进程数组 couttempi; if(iM-1) cout; coutendl; return 0;void share()/利用银行家算法对申请资源对进行判定char ch;int i=0,j=0;ch=y;cout请输入要求分配的资源进程号(0-M-1i;/输入须申请的资源号cout请输入进程 i 申请的资源:endl;for(j=0;jN;j+

14、) coutnamejRequestj;/输入需要申请的资源 for (j=0;jNeedij)/判断申请是否大于需求，若大于则出错 cout进程 i申请的资源大于它需要的资源; cout 分配不合理，不予分配！Avaliablej)/判断申请是否大于当前资源，若大于则 /出错 cout进程i申请的资源大于系统现在可利用的资源; cout 分配出错，不予分配!endl; ch=n; break; if(ch=y) changdata(i);/根据进程需求量变换资源 showdata();/根据进程需求量显示变换后的资源 safe();/根据进程需求量进行银行家算法判断 void addreso

15、urces()/添加资源 int n,flag;coutn;flag=N;N=N+n;for(int i=0;in;i+) coutnameflag; coutAvaliableflag+;showdata();safe();void delresources()/删除资源char ming;int i,flag=1;coutming;for(i=0;iN;i+) if(ming=namei) flag=0; break; if(i=N) cout该资源名称不存在，请重新输入：;while(flag);for(int j=i;jN-1;j+) namej=namej+1; Avaliablej

16、=Avaliablej+1; N=N-1;showdata();safe();void changeresources()/修改资源函数cout系统目前可用的资源Avaliable:endl; for(int i=0;iN;i+) coutnamei:Avaliableiendl;cout输入系统可用资源Avaliable:Avaliable0Avaliable1Avaliable2;cout经修改后的系统可用资源为endl;for (int k=0;kN;k+) coutnamek:Avaliablekendl;showdata();safe();void addprocess()/添加作业

17、 int flag=M;M=M+1;cout请输入该作业的最打需求量Maxendl;for(int i=0;iN;i+) coutnameiMaxflagi; Needflagi=Maxflagi-Allocationflagi;showdata();safe();int main()/主函数 int i,j,number,choice,m,n,flag;char ming;cout*单处理机系统进程调度实现*endl;coutn;N=n;for(i=0;in;i+) cout资源i+1ming; namei=ming; coutnumber; Avaliablei=number;couten

18、dl;coutm;M=m;cout请输入各进程的最大需求量(m*n矩阵)Max:endl;for(i=0;im;i+) for(j=0;jMaxij;do flag=0; cout请输入各进程已经申请的资源量(m*n矩阵)Allocation:endl; for(i=0;im;i+) for(j=0;jAllocationij; if(AllocationijMaxij) flag=1; Needij=Maxij-Allocationij; if(flag) cout申请的资源大于最大需求量，请重新输入!n;while(flag); showdata();/显示各种资源 safe();/用银行

19、家算法判定系统是否安全 while(choice) cout*银行家算法演示*endl; cout 1:增加资源 endl; cout 2:删除资源 endl; cout 3:修改资源 endl; cout 4:分配资源 endl; cout 5:增加作业 endl; cout 0:离开 endl; cout*endl; coutchoice; switch(choice) case 1: addresources();break; case 2: delresources();break; case 3: changeresources();break; case 4: share();br

20、eak; case 5: addprocess();break; case 0: choice=0;break; default: cout请正确选择功能号(0-5)!endl;break; return 1;3.程序运行结果及分析 T0 时刻的资源分配表(各种资源的数量分别为：10、5、7) 资源情况进程MaxA B CAllocationA B CNeedA B CAvailableA B CP07 5 30 1 07 4 33 3 2P13 2 22 0 01 2 2P29 0 23 0 26 0 0P32 2 22 1 10 1 1P44 3 30 0 24 3 1运行结果六、课程设计心得与体会 银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。死锁的产生，必须同时满足四个条件，即一个资源每次只能由一个进程；第二个为等待条件，即一个进程请求资源不能满足时，它必须等待，但它仍继续保持已得到的所有其他资源；第三个为非剥夺条件，即在出现死锁的系统中一定有不可剥夺使用的资源；第四个为循环等待条件，系统中存在若干个循环等待的进程，即其中每一个进程分别等待它前一个进程所持有的资源。防止死锁的机构只能确保上述四个条件之一不出现，则系统就不会发生死锁。