《操作系统》课程设计报告-银行家算法.doc

操作系统课程设计报告课题：银行家算法专业计算机科学与技术学生姓名班级B计算机072学号0710604216指导教师信息工程学院一、实验要求和实验目的实验目的：本课程设计是学生学习完操作系统原理课程后，进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，让学生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，加强学生的动手能力。实验要求：从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下教学要求：两人一组，每组从所给题目中任选一个（如自拟题目，需经指导教师同意），每个学生必须独立完成课程设计，不能相互抄袭，同组者文档不能相同；设计完成后，将所完成的工作交由指导教师检查；要求写出一份详细的设计报告。二、设计内容：课题一、编制银行家算法通用程序，并检测所给状态的系统安全性。1）银行家算法中的数据结构：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。Availablej=K，则表示系统中现有Rj类资源K个。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。1.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料当前已分配给没一进程的资源数。如果Allocationi，j=K，则表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。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。上述三个矩阵存在如下关系：Needi,j=Maxi，j-Allocationi，j2）银行家算法设Requesti是进程Pi的请求向量，如果Requesti，j=K,表示进程Pi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：如果Requesti，j=Needi,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。三、设计思路设计思路A、设计进程对各在资源最大申请表示及初值确定。B、设定系统提供资源初始状态。C、设定每次某个进程对各类资源的申请表示。D、编制程序，依据银行家算法，决定其申请是否得到满足。四、详细设计1、初始化：由用户输入数据，分别对可利用资源向量矩阵AVAILABLE、最大需求矩阵MAX、分配矩阵ALLOCATION、需求矩阵NEED赋值。2、银行家算法：在避免死锁的方法中，所施加的限制条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终都处于安全状态，便可以避免发生死锁。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。它是最具有代表性的避免死锁的算法。设进程cusneed提出请求REQUESTi，则银行家算法按如下规则进行判断。(1)如果REQUESTcusneedi=NEEDcusneedi，则转(2)；否则，出错。(2)如果REQUESTcusneedi=AVAILABLEcusneedi，则转(3)；否则，出错。银行家算法的数据结构假设有M个进程N类资源，则有如下数据结构:#defineW10#defineR20intM；/总进程数intN；/资源种类intALL_RESOURCEW；/各种资源的数目总和intMAXWR；/M个进程对N类资源最大资源需求量intAVAILABLER；/系统可用资源数intALLOCATIONWR；/M个进程已经得到N类资源的资源量intNEEDWR；/M个进程还需要N类资源的资源量intRequestR；/请求资源个数3.安全性检测算法1)先定义两个变量,用来表示推算过程的数据.Fn=An,表示推算过程中,系统中剩余资源量的变化.Jn=False表示推算过程中各进程是否假设已完成系统试探分配资源，修改相关数据：AVAILABLEi-=REQUESTcusneedi；ALLOCATIONcusneedi+=REQUESTcusneedi；、NEEDcusneedi-=REQUESTcusneedi；4、安全性检查算法1)设置两个工作向量Work=AVAILABLE；FINISH2)从进程集合中找到一个满足下述条件的进程，FINISH=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+=ALLOCATION；Finish=true；GOTO24)如所有的进程Finish=true，则表示安全；否则系统不安全。安全状态:在某时刻系统中所有进程可以排列一个安全序列:P1,P2,Pn,刚称此