#操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)銀行家算法模擬實(shí)現(xiàn)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)名稱：銀行家算法模擬實(shí)現(xiàn)系:學(xué)生姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：成績(jī)：指導(dǎo)教師：開課時(shí)間：學(xué)年學(xué)期題目要求：一. 設(shè)計(jì)題目銀行家算法模擬實(shí)現(xiàn)主要內(nèi)容設(shè)計(jì)目的1、了解多道程序系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的資源分配。2、掌握思索的產(chǎn)生原因、產(chǎn)生死鎖的必要條件和處理死鎖的基本方法。3、掌握預(yù)防死鎖的方法，系統(tǒng)安全狀態(tài)的基本概念。4、掌握銀行家算法，了解資源在進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行中的資源分配策略。5、理解死鎖避免在當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不常使用的原因。二. 具體要求設(shè)計(jì)一個(gè)n個(gè)并發(fā)進(jìn)程共享m個(gè)系統(tǒng)資源的系統(tǒng)，進(jìn)程可動(dòng)態(tài)申請(qǐng)資源和釋放資源，系統(tǒng)按各進(jìn)程的申請(qǐng)動(dòng)態(tài)的分配資源。要求采用銀行家算法實(shí)現(xiàn)。三. 進(jìn)度安排四.

2、成績(jī)?cè)u(píng)定考核方法：根據(jù)學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)、測(cè)試檢查、課程設(shè)計(jì)報(bào)告、運(yùn)行演示和學(xué)生回答問(wèn)題相結(jié)合的形式作為考核依據(jù)，考察學(xué)生的動(dòng)手能力，獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度綜合考評(píng)。平時(shí)表現(xiàn)（占30%,課程設(shè)計(jì)報(bào)告（占40%,課程答辯（占30%。成績(jī)?cè)u(píng)定：成績(jī)分“優(yōu)秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五個(gè)級(jí)別。“優(yōu)秀”為100分到90分，“良好”為89分到80分，“中等”為79分到70分，“及格”為69分到60分，“不及格”為60分以下。目錄1. 需求分析序號(hào)內(nèi)容時(shí)間（天）1熟悉課題、分析課題0.52對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊分解，問(wèn)題分析和確定解決方案13編程調(diào)試34測(cè)試和差錯(cuò)15書

3、寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告16考核1合計(jì)7.52.概要設(shè)計(jì)32. 概要設(shè)計(jì)33詳細(xì)設(shè)計(jì)64. 調(diào)試分析125. 總結(jié)161需求分析1、始化這組進(jìn)程的最大資源請(qǐng)求和一次申請(qǐng)的資源序列。把各進(jìn)程已占用和需求資源情況記錄在進(jìn)程控制塊中。假定進(jìn)程控制塊的內(nèi)容包括：進(jìn)程名，狀態(tài)，當(dāng)前申請(qǐng)量，資源需求總量，已占資源量，能執(zhí)行完標(biāo)志。其中，進(jìn)程的狀態(tài)有：就緒，等待和完成。當(dāng)系統(tǒng)不能滿足進(jìn)程的資源請(qǐng)求時(shí)，進(jìn)程出于等待狀態(tài)。資源需求總量表示進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中對(duì)資源的總的需求量。已占資源量表示進(jìn)程目前已經(jīng)得到但還為歸還的資源量。因此，進(jìn)程在以后還需要的剩余資源量等于資源需要總量減去已占資源量。陷入每個(gè)進(jìn)程的資源需求總量不應(yīng)超過(guò)系

4、統(tǒng)擁有的資源總量。2、銀行家算法分配資源的原則是：當(dāng)某個(gè)進(jìn)程提出資源請(qǐng)求時(shí)，假定先分配資源給它，然后查找各進(jìn)程的剩余請(qǐng)求，檢查系統(tǒng)的剩余資源量是否由于進(jìn)程的分配而導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖。若能，則讓進(jìn)程等待，否則，讓進(jìn)程的假分配變?yōu)檎娣峙洹）查找各進(jìn)程的剩余請(qǐng)求，檢查系統(tǒng)的剩余資源量是否能滿足其中一進(jìn)程，如果能，則轉(zhuǎn)B）。B）將資源分配給所選的進(jìn)程，這樣，該進(jìn)程已獲得資源最大請(qǐng)求，最終能運(yùn)行完成。標(biāo)記這個(gè)進(jìn)程為終止進(jìn)程，并將其占有的全部資源歸還給系統(tǒng)。重復(fù)第A步和B）步，直到所有進(jìn)程都標(biāo)記為終止進(jìn)程，或知道一個(gè)死鎖發(fā)生。若所有進(jìn)程都標(biāo)記為終止進(jìn)程，則系統(tǒng)的初始狀態(tài)是安全的，否則為不安全的。若安全，則正式

5、將資源分配給它，否則，假定的分配作廢，讓其等待。2概要設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思想當(dāng)某個(gè)進(jìn)程提出資源請(qǐng)求時(shí)，假定先分配資源給它，然后查找各進(jìn)程的剩余請(qǐng)求，檢查系統(tǒng)的剩余資源量是否由于進(jìn)程的分配而導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖。若能，則讓進(jìn)程等待，否則，讓進(jìn)程的假分配變?yōu)檎娣峙洹?.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)假設(shè)有m個(gè)進(jìn)程，則有如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：#definew50/宏定義#definer50/宏定義intm;/總進(jìn)程數(shù)intallw;各種資源的數(shù)目總和intmaxwr;m個(gè)進(jìn)程最大資源需求量intavailabler;/系統(tǒng)可用資源數(shù)intallocationwr;m個(gè)進(jìn)程已經(jīng)得到資源的資源量intneedwr;m個(gè)進(jìn)程還需要資源的資源量i

6、ntrequestr;/請(qǐng)求資源個(gè)數(shù)2.3 程序流程圖開始i=1Yi<=mNNYi+YNY結(jié)束錯(cuò)誤max<=資源總數(shù)Need矩陣為初始化need輸入該進(jìn)程的資源請(qǐng)求量Request調(diào)用銀行家算法，及安全性算法，完成分配，或并給出提示輸入進(jìn)程i的最大需求向量max輸入進(jìn)程數(shù)m,各資源總數(shù)，初始化Available向量任選一個(gè)進(jìn)程作為當(dāng)前進(jìn)程（0到m-1）該進(jìn)程的Need向量為0該進(jìn)程已運(yùn)行結(jié)束3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1算法思想銀行家算法的基本思想是分配資源之前，判斷系統(tǒng)是否是安全的；若是,才分配。否則拒絕分配。3.2銀行家算法設(shè)Requestn,是進(jìn)程的請(qǐng)求向量，如果Requestn=m，

7、則表示該進(jìn)程需要m個(gè)資源。當(dāng)該進(jìn)程發(fā)出資源請(qǐng)求后，系統(tǒng)按下述步驟進(jìn)行檢查：(1) 如果Requestn=Needi，n,便轉(zhuǎn)向步驟(2)；否則認(rèn)為出錯(cuò)，因?yàn)樗枰馁Y源數(shù)已經(jīng)超過(guò)它所宣布的最大值。如果Requestn'Available，則進(jìn)程i進(jìn)入等待資源狀態(tài)，返回。(3)假設(shè)進(jìn)程i的申請(qǐng)已獲批準(zhǔn)，于是修改下面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)值：Available=Available-RequestAllocation=Allocation+RequestNeed=Need-Request(4)系統(tǒng)執(zhí)行安全性檢查，如安全，則分配成立；否則恢復(fù)原來(lái)的資源分配狀態(tài)，系統(tǒng)恢復(fù)原狀，進(jìn)程等待。程序voidb

8、ank()/銀行家算法inti=0,j=0;charflag='Y'while(flag='Y'|flag='y')i=-1;while(i<O|i>=m)cout<<"請(qǐng)輸入需申請(qǐng)資源的進(jìn)程號(hào)(從0到"<<m-1<<"):"cin>>i;if(i<0|i>=m)cout<<"該進(jìn)程號(hào)不存在，請(qǐng)重新輸入!"<<endl;cout<<"請(qǐng)輸入進(jìn)程"<<

9、i<<"申請(qǐng)的資源數(shù):"for(j=0;j<1;j+)cout<<""cin>>requestj;if(requestj>needij)/若請(qǐng)求的資源數(shù)大于進(jìn)程還需要i類資源的資源量jcout<<"進(jìn)程"<<i<<"申請(qǐng)的資源數(shù)大于進(jìn)程"<<i<<"還需要資源的資源量!"cout<<"申請(qǐng)不合理，請(qǐng)重新選擇!"<<endl<<endl

10、;flag='1：break;elseif(requestj>available|j)/若請(qǐng)求的資源數(shù)大于可用資源數(shù)cout<<"進(jìn)程"<<i<<"申請(qǐng)的資源數(shù)大于系統(tǒng)可用資源的資源量！"；cout<<"申請(qǐng)不合理！請(qǐng)重新選擇!"<<endl<<endl;flag='1'break;if(flag='Y'|flag='y')change(i);/調(diào)用change(i)函數(shù)，改變資源數(shù)if(chkerr(

11、i)/若系統(tǒng)安全rstore(i);/調(diào)用rstore(i)函數(shù)，恢復(fù)資源數(shù)show();/輸出資源分配情況else/若系統(tǒng)不安全show();/輸出資源分配情況else若flag=N|flag=nshow();cout<<endl;cout<<"是否繼續(xù)(Y/N):"cin>>flag;3.3安全性檢查算法設(shè)置兩個(gè)工作向量Work=Available；FinishM=False(1) 從進(jìn)程集合中找到一個(gè)滿足下述條件的進(jìn)程，F(xiàn)inishi=FalseNeed<=Work如找到，執(zhí)行(3)；否則，執(zhí)行(4)設(shè)進(jìn)程獲得資源，可順利執(zhí)行

12、，直至完成，從而釋放資源。Work=Work+AllocationFinish=TrueGOTO2如所有的進(jìn)程FinishM=true，則表示安全；否則系統(tǒng)不安全。程序intchkerr(ints)/檢查安全性intwork,FInlSHw;inti,j,k=O;for(i=0;i<m;i+)FInlSHi=false;for(j=0;j<1;j+)work=availablej;i=s;doif(FInlSHi=false&&needij<=work)work=work+allocationij;FinISHi=true;i=0;elsei+;while(i

13、<m);for(i=0;i<m;i+)if(FInlSHi=false)cout<<endl;cout<<"系統(tǒng)不安全！!！本次資源申請(qǐng)不成功！!"<<endl;cout<<endl;return1;cout<<endl;cout<<"系統(tǒng)安全，分配成功。"<<endl;cout<<endl;return0;1.4 修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)值改變可用資源和已經(jīng)拿到資源和還需要的資源的值voidchange(intk)intj;for(j=0;j<1

14、;j+)availablej=availablej-requestj;allocationkj=allocationkj+requestj;needkj=needkj-requestj;1.5 如果分配失敗，則恢復(fù)原來(lái)的資源分配狀態(tài)恢復(fù)可用資源和已經(jīng)拿到資源和還需要的資源的值voidrstore(intk)intj;availablej=availablej+requestj;allocationkj=allocationkj-requestj;needkj=needkj+requestj;輸出顯示實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的各類資源輸出顯示情況。voidshow()/輸出資源分配情況inti,j;cout

15、<<"資源總量:"<<""for(j=0;j<1;j+)cout<<""<<allj;cout<<endl<<endl;cout<<"系統(tǒng)目前資源可用數(shù):"<<""for(j=0;j<1;j+)cout<<""<<availablej;cout<<endl<<endl;cout<<"進(jìn)程名各進(jìn)程還需要

16、的資源量"<<endl;for(i=0;i<m;i+)for(i=0;i<m;i+)cout<<"進(jìn)程"<<i<<":"for(j=0;j<1;j+)cout<<needij<<""cout<<endl;cout<<endl;cout<<"進(jìn)程名各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量"<<endl;for(i=0;i<m;i+)cout<<"進(jìn)程"

17、<<i<<":"for(j=0;j<1;j+)cout<<allocationij<<"cout<<endl;cout<<endl;voidchange(intk)/改變可用資源和已經(jīng)拿到資源和還需要的資源的值intj;for(j=0;j<1;j+)availablej=availablej-requestj;allocationkj=allocationkj+requestj;needkj=needkj-requestj;1.6 主函數(shù)voidmain()/主函數(shù)inti=0,j

18、=0,p;cout<<"銀行家算法模擬"<<endl;cout<<"請(qǐng)輸入總進(jìn)程數(shù):"cin>>m;cout<<"請(qǐng)輸入總資源數(shù):"for(i=0;i<1;i+)cin>>alli;cout<<"依次輸入各進(jìn)程所需要的最大資源數(shù)量:"<<endl;for(i=0;i<m;i+)for(j=0;j<1;j+)docin>>maxij;if(maxij>allj)cout<<e

19、ndl<<"占有資源超過(guò)了聲明的該資源總數(shù),請(qǐng)重新輸入"<<endl;while(maxij>allj);cout<<"依次輸入各進(jìn)程已經(jīng)占據(jù)的資源數(shù)量:"<<endl;for(i=0;i<m;i+)for(j=0;j<1;j+)docin>>allocationij;if(allocationij>maxij)cout<<endl<<"占有資源超過(guò)了聲明的最大資源,請(qǐng)重新輸入"<<endl;while(alloca

20、tionij>maxij);/初始化資源數(shù)量for(j=0;j<1;j+)p=allj;for(i=0;i<m;i+)p=p-allocationij;/減去已經(jīng)被占據(jù)的資源availablej=p;if(availablej<0)availablej=0;for(i=0;i<m;i+)for(j=0;j<1;j+)needij=maxij-allocationij;show();bank();1.7 定義全局變量#include"string.h"#include"iostream"usingnamespacestd

21、;#definefalse0#definetrue1#definew50/宏定義#definer50/宏定義intm;/總進(jìn)程數(shù)intallw;/各種資源的數(shù)目總和intmaxwr;/m個(gè)進(jìn)程最大資源需求量intavailabler;/系統(tǒng)可用資源數(shù)intallocationwr;/m個(gè)進(jìn)程已經(jīng)得到資源的資源量intneedwr;/m個(gè)進(jìn)程還需要資源的資源量intrequestr;/請(qǐng)求資源個(gè)數(shù)4.調(diào)試分析TJ:0S123Debug123.exe匸忑W匚7匚浪行家算袪模擬髄梯世程針親邊歆詈蠶黑要的最趣源數(shù)量3耘輸幾各進(jìn)程已經(jīng)占據(jù)的資源數(shù)量：12矗源總量：価名012口王口王口王口王二.1二.1二

22、.1二.1各進(jìn)程還需要的資源量221名012口王口王口王口王-b-.L-.lk-.IL-.-UI-A-UI-A各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量1負(fù)從0到2）詢1系統(tǒng)安全，：分配戒功。廣源總量：佃系統(tǒng)目前資源可用數(shù)，4名012呈口王口王口王-kl-A-kl-A各進(jìn)程還需要的資源量121名012口王口王口王口王二.-1一.1二.1二.1各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量2圖4-1圖4-1這里為3個(gè)進(jìn)程（進(jìn)程）共用10個(gè)資源，分別需要的最大資源數(shù)為3,4,3.已經(jīng)占有的資源數(shù)為：1,2,2.分配給0號(hào)進(jìn)程1個(gè)資源，系統(tǒng)安全，分配成功3從0到2）；12各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量322各進(jìn)程還需要的資源量曲21餐源總量：1S系統(tǒng)

23、安全，為配戒功。備迸程已經(jīng)得到的資源屢系統(tǒng)目前資源可用數(shù)，3資源總量：佃系絨安全，為配戒功。奮氟蹇耀靜的進(jìn)程號(hào)從0到2）旳請(qǐng)鎰入透程睥請(qǐng)的資源數(shù)：1名012H鴕令雖12名0:1:2:系統(tǒng)目前資源可用數(shù)，1進(jìn)進(jìn)進(jìn)進(jìn)各進(jìn)程還需要的資源量1進(jìn)程名各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量圖4-24-2再分配給0號(hào)進(jìn)程1個(gè)資源，系統(tǒng)安全，分配成功zy0灼申程續(xù)專繼入入不S曰SIR請(qǐng)(1至0從2)H:12承Debug'各進(jìn)程還需要的資源量121各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量2系統(tǒng)安全，分配成功。10系統(tǒng)目前資源可用數(shù)：3各進(jìn)程還需要的資源量Q21各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量3否繼續(xù)¥/N：y申請(qǐng)不合理,請(qǐng)重新選擇?i招嚮鶉艇舉儲(chǔ)還需要資源的資源量?10系統(tǒng)目前資源可用數(shù)：3圖4-34-3分配給1號(hào)進(jìn)程3個(gè)資源，因?yàn)?號(hào)資源還需要2個(gè)即達(dá)到最大需要資源數(shù)，故申請(qǐng)不合理，分配不成功'主'主系統(tǒng)目前資源可用數(shù)：1名0:1:I®各進(jìn)程還需要的資源量1名0:1:I®各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量31勰揺藹鶉顒睪