共享资源分配与银行家算法-课程设计

中国计量学院现代科技学院《计算机操作系统》课程设计报告课程设计报告课程设计名称共享资源分配与银行家算法系（部）信息工程系专业班级姓名学号指导教师 2010年6月28日 目录一、课程设计目的和意义 3二、方案设计及开发过程 31.课题设计背景 32.算法描述 33.数据结构 44.主要函数说明 45.算法流程图 5三、调试记录与分析四、运行结果及说明 61．执行结果 62．结果分析 7五、课程设计总结 8参考资料 8附录 8课程设计目的和意义计算机科学与技术专业学生学习完《计算机操作系统》课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深催操作系统基础理论和基本知识的理解，加强学生的动手能力.银行家算法是避免死锁的一种重要方法。通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法二、方案设计及开发过程

1.课题设计背景银行家算法又称“资源分配拒绝”法，其基本思想是，系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统受到进程的请求后试探性的把资源分配给他，现在系统将剩下的资源和进程集合中其他进程还需要的资源数做比较，找出剩余资源能满足最大需求量的进程，从而保证进程运行完成后还回全部资源。这时系统将该进程从进程集合中将其清除。此时系统中的资源就更多了。反复执行上面的步骤，最后检查进程的集合为空时就表明本次申请可行，系统处于安全状态，可以实施本次分配，否则，只要进程集合非空，系统便处于不安全状态，本次不能分配给他。请进程等待2.算法描述1）如果Request[i]是进程Pi的请求向量，如果Request[i，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]<=Need[i,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。2）如果Requesti[j]<=Available[j],便转向步骤3，否则，表示尚无足够资源，进程Pi须等待。3）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：Available[j]:=Available[j]-Requesti[j];Allocation[i,j]:=Allocation[i,j]+Requesti[j];Need[i,j]:=Need[i,j]-Requesti[j];4)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，以完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程pi等待。3.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，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其3初始值是系统中所配置的该类全部可哦那个资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态的改变。2.最大需求矩阵MAX。这是一个M*N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。3.分配矩阵ALLOCATION。这也是一个M*N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。4.需求矩阵NEED。这也是一个M*N的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。5.NEED[R,W]=MAX[R,W]-ALLOCATION[R,W]4.主要函数说明主要的常量变量#defineW10//最大进程数W=10#defineR20//最大资源总数R=20intAVAILABLE[R];//可利用资源向量intMAX[W][R];//最大需求矩阵intALLOCATION[W][R];//分配矩阵intNEED[W][R];//需求矩阵intRequest[R];//进程请求向量voidchangdata(intk);//进程请求资源数据改变intchksec(ints);//系统安全性的检测主要模块voidinputdata()voidshowdata()voidchangdata(intk)voidrestoredata(intk)intchksec(ints)intchkmax(ints)5.算法流程图三、调试记录与分析调试通过,程序未出错四、运行结果及说明执行结果结果分析银行家算法就是当接收到一个系统资源的分配后找到一个安全序列，使得进程间不会发生死锁，若发生死锁则让进程等待。五、课程设计总结通过本次银行家算法实验，加深了我对银行家算法的了解，掌握了如何利用银行家算法避免死锁。实验中遇到点问题，通过查阅资料、询问老师顺利解决。通过这次的实践，使我的理论知识更加的牢固。参考资料[1]汤小丹、汤子瀛、哲凤屏等，《计算机操作系统》（第三版），西安电子科技大学出版社，2007.8附录程序源码:#include<string.h>#include<iostream.h>#defineFALSE0#defineTRUE1#defineW10//最大进程数W=10#defineR20//最大资源总数R=20intM;intN;intALL_RESOURCE[W];intAVAILABLE[R];//可利用资源向量intMAX[W][R];//最大需求矩阵intALLOCATION[W][R];//分配矩阵intNEED[W][R];//需求矩阵intRequest[R];//进程请求向量voidinputdata();//数据输入voidshowdata();//数据显示voidchangdata(intk);//进程请求资源数据改变voidrestoredata(intk);//数据恢复intchksec(ints);//系统安全性的检测intchkmax(ints);//检测最大需求voidbank();//检测分配的资源是否合理voidmain(){inti,j;inputdata();for(i=0;i<M;i++){ j=chksec(i); if(j==0)break;}if(i>=M)cout<<"错误提示：经安全性检查发现，系统的初始状态不安全！！！\n"<<endl;else{cout<<"提示：经安全性检查发现，系统的初始状态安全！"<<endl; bank();}}voidinputdata(){ inti=0,j=0,p;cout<<"请输入总进程数:"<<endl;do{ cin>>M; if(M>W)cout<<endl<<"总进程数超过了程序允许的最大进程数，请重新输入:"<<endl;}while(M>W);cout<<endl;cout<<"请输入资源的种类数:"<<endl;do{cin>>N; if(N>R) cout<<endl<<"资源的种类数超过了程序允许的最大资源种类数，请重新输入:"<<endl;}while(N>R);cout<<endl;cout<<"请依次输入各类资源的总数量，即设置向量all_resource:"<<endl;for(i=0;i<N;i++) cin>>ALL_RESOURCE[i];cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程所需要的最大资源数量，即设置矩阵max:"<<endl;for(i=0;i<M;i++){for(j=0;j<N;j++){do{cin>>MAX[i][j];if(MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j])cout<<endl<<"该最大资源数量超过了声明的该资源总数,请重新输入:"<<endl;}while(MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j]);}}cout<<endl;cout<<"请依次输入各进程已经占据的各类资源数量，即设置矩阵allocation:"<<endl;for(i=0;i<M;i++){ for(j=0;j<N;j++) { do{ cin>>ALLOCATION[i][j]; if(ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]) cout<<endl<<"已占有的资源数量超过了声明的最大资源数量,请重新输入:"<<endl; }while(ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]); }}cout<<endl;for(i=0;i<M;i++) for(j=0;j<N;j++) NEED[i][j]=MAX[i][j]-ALLOCATION[i][j];for(j=0;j<N;j++){ p=ALL_RESOURCE[j]; for(i=0;i<M;i++) {p=p-ALLOCATION[i][j];AVAILABLE[j]=p;if(AVAILABLE[j]<0) AVAILABLE[j]=0; }}}voidshowdata(){inti,j;cout<<"各种资源的总数量，即向量all_resource为:"<<endl;cout<<"";for(j=0;j<N;j++) cout<<"资源"<<j<<":"<<ALL_RESOURCE[j];cout<<endl<<endl;cout<<"当前系统中各类资源的可用数量，即向量available为:"<<endl;cout<<"";for(j=0;j<N;j++) cout<<"资源"<<j<<":"<<AVAILABLE[j];cout<<endl<<endl;cout<<"各进程还需要的资源数量，即矩阵need为:"<<endl<<endl;for(i=0;i<M;i++){cout<<"进程P"<<i<<":";for(j=0;j<N;j++) cout<<NEED[i][j]<<"";cout<<endl;}cout<<endl;cout<<"各进程已经得到的资源量，即矩阵allocation为:"<<endl<<endl;for(i=0;i<M;i++){ cout<<"进程P"<<i<<":"; for(j=0;j<N;j++) cout<<ALLOCATION[i][j]<<""; cout<<endl;}cout<<endl;}voidchangdata(intk){ intj; for(j=0;j<N;j++) { AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j]; ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j]; NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j]; }}voidrestoredata(intk){ intj; for(j=0;j<N;j++) { AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j]; ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]-Request[j]; NEED[k][j]=NEED[k][j]+Request[j]; }}intchksec(ints){ intWORK,FINISH[W];inti,j,k=0;for(i=0;i<M;i++) FINISH[i]=FALSE;for(j=0;j<N;j++) { WORK=AVAILABLE[j];i=s;do { if(FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK) { WORK=WORK+ALLOCATION[i][j]; FINISH[i]=TRUE; i=0; }else { i++; } }while(i<M);for(i=0;i<M;i++) if(FINISH[i]==FALSE) { return1; } }return0;}intchkmax(ints){intj,flag=0; for(j=0;j<N;j++) { if(MAX[s][j]==ALLOCATION[s][j]) {flag=1; AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+MAX[s][j]; MAX[s][j]=0; } } returnflag;}c{inti=0,j=0;charflag='Y';while(flag=='Y'||flag=='y') {i=-1;while(i<0||i>=M) {cout<<"请输入需申请资源的进程号（从P0到P"<<M-1<<"，否则重新输入!）:";cout<<"p"; cin>>i;if(i<0||i>=M) cout<<"输入的进程号不存在，重新输入!"<<endl; } cout<<"请输入进程P"<<i<<"申请的资源数:"<<endl; for(j=0;j<N;j++) { cout<<"资源"<<j<<":"; cin>>Request[j];if(Request[j]>NEED[i][j]) {cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于进程P"<<i<<"还需要"<<j<<"类资源的资源量!"; cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl; flag='N'; break; } else { if(Request[j]>AVAILABLE[j]) {cout<<"进程P"<<i<<"申请的资源数大于系统可用"<<j<<"类资源的资源量!"; cout<<"申请不合理，出错!请重新选择!"<<endl<<endl; flag='N'; break; } } } if(flag=='Y'||flag=='y') { changdata(i); if(chksec(i)) {cout<<endl; cout<<"该分配会导致系统不安全!!!本次资源申请不成功，不予分配!!!"<<endl; cout<<endl; restoredata(i); } else {cout<<endl; cout<<"经安全性检查，系统安全，本次分配成功，且资源分配状况如下所示："<<endl; cout<<endl; showdata(); if(chkmax(i)) {cout<<"在资源分配成功之后，由于该进程所需的某些资源的最大需求量已经满足，"<<endl; cout<<"因此在进程结束后系统将回收这些资源！"<<endl;cout<<"在资源收回之后，各进程的资源需求和分配情况如下所示："<<endl; showdata(); } } } cout<<endl; cout<<"是否继续银行家算法演示,按'Y'或'y'键继续,按'N'或'n'键退出演示:"; cin>>flag;}}附录A：指导教师评语及成绩指导教师评语： 成绩评定：指导教师：年月日基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能