操作系統(tǒng)課程設(shè)計報告課題：銀行家算法專業(yè)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名班級B計算機(jī)072學(xué)號0710604216指導(dǎo)教師信息工程學(xué)院一、實驗要求和實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康模罕菊n程設(shè)計是學(xué)生學(xué)習(xí)完操作系統(tǒng)原理課程后，進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，通過課程設(shè)計，讓學(xué)生更好地掌握操作系統(tǒng)的原理及實現(xiàn)方法，加深對操作系統(tǒng)基礎(chǔ)理論和重要算法的理解，加強(qiáng)學(xué)生的動手能力。實驗要求：從課程設(shè)計的目的出發(fā)，通過設(shè)計工作的各個環(huán)節(jié)，達(dá)到以下教學(xué)要求：兩人一組，每組從所給題目中任選一個（如自擬題目，需經(jīng)指導(dǎo)教師同意），每個學(xué)生必須獨立完成課程設(shè)計，不能相互抄襲，同組者文檔不能相同；設(shè)計完成后，將所完成的工作交由指導(dǎo)教師檢查；要求寫出一份詳細(xì)的設(shè)計報告。二、設(shè)計內(nèi)容：課題一、編制銀行家算法通用程序，并檢測所給狀態(tài)的系統(tǒng)安全性。1）銀行家算法中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：可利用資源向量Available。這是一個含有m個元素的數(shù)組，其中的每一個元素代表一類可利用的資源數(shù)目，其初始值是系統(tǒng)中所配置的該類全部可用資源的數(shù)目，其數(shù)值隨該類資源的分配和回收而動態(tài)地改變。Availablej=K，則表示系統(tǒng)中現(xiàn)有Rj類資源K個。最大需求矩陣Max。這是一個n*m的矩陣，它定義了系統(tǒng)中n個進(jìn)程中的每一個進(jìn)程對m類資源的最大需求。如果Maxi，j=K，則表示進(jìn)程i需要Rj類資源的最大數(shù)目為K。1.分配矩陣Allocation。這也是一個n*m的矩陣，它定義了系統(tǒng)中每一類資料當(dāng)前已分配給沒一進(jìn)程的資源數(shù)。如果Allocationi，j=K，則表示進(jìn)程i當(dāng)前已分得Rj類資源的數(shù)目為K。需求矩陣Need。這也是一個n*m的矩陣，用以表示每一個進(jìn)程尚需的各類資源數(shù)。如果Needi,j=K，則表示進(jìn)程i還需要Rj類資源K個，方能完成其任務(wù)。上述三個矩陣存在如下關(guān)系：Needi,j=Maxi，j-Allocationi，j2）銀行家算法設(shè)Requesti是進(jìn)程Pi的請求向量，如果Requesti，j=K,表示進(jìn)程Pi需要K個Rj類型的資源。當(dāng)Pi發(fā)出資源請求后，系統(tǒng)按下述步驟進(jìn)行檢查：如果Requesti，j=Needi,j，便轉(zhuǎn)向步驟2；否則認(rèn)為出錯，因為它所需要的資源數(shù)已超過它所宣布的最大值。三、設(shè)計思路設(shè)計思路A、設(shè)計進(jìn)程對各在資源最大申請表示及初值確定。B、設(shè)定系統(tǒng)提供資源初始狀態(tài)。C、設(shè)定每次某個進(jìn)程對各類資源的申請表示。D、編制程序，依據(jù)銀行家算法，決定其申請是否得到滿足。四、詳細(xì)設(shè)計1、初始化：由用戶輸入數(shù)據(jù)，分別對可利用資源向量矩陣AVAILABLE、最大需求矩陣MAX、分配矩陣ALLOCATION、需求矩陣NEED賦值。2、銀行家算法：在避免死鎖的方法中，所施加的限制條件較弱，有可能獲得令人滿意的系統(tǒng)性能。在該方法中把系統(tǒng)的狀態(tài)分為安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)，只要能使系統(tǒng)始終都處于安全狀態(tài)，便可以避免發(fā)生死鎖。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。它是最具有代表性的避免死鎖的算法。設(shè)進(jìn)程cusneed提出請求REQUESTi，則銀行家算法按如下規(guī)則進(jìn)行判斷。(1)如果REQUESTcusneedi=NEEDcusneedi，則轉(zhuǎn)(2)；否則，出錯。(2)如果REQUESTcusneedi=AVAILABLEcusneedi，則轉(zhuǎn)(3)；否則，出錯。銀行家算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)假設(shè)有M個進(jìn)程N(yùn)類資源，則有如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):#defineW10#defineR20intM；/總進(jìn)程數(shù)intN；/資源種類intALL_RESOURCEW；/各種資源的數(shù)目總和intMAXWR；/M個進(jìn)程對N類資源最大資源需求量intAVAILABLER；/系統(tǒng)可用資源數(shù)intALLOCATIONWR；/M個進(jìn)程已經(jīng)得到N類資源的資源量intNEEDWR；/M個進(jìn)程還需要N類資源的資源量intRequestR；/請求資源個數(shù)3.安全性檢測算法1)先定義兩個變量,用來表示推算過程的數(shù)據(jù).Fn=An,表示推算過程中,系統(tǒng)中剩余資源量的變化.Jn=False表示推算過程中各進(jìn)程是否假設(shè)已完成系統(tǒng)試探分配資源，修改相關(guān)數(shù)據(jù)：AVAILABLEi-=REQUESTcusneedi；ALLOCATIONcusneedi+=REQUESTcusneedi；、NEEDcusneedi-=REQUESTcusneedi；4、安全性檢查算法1)設(shè)置兩個工作向量Work=AVAILABLE；FINISH2)從進(jìn)程集合中找到一個滿足下述條件的進(jìn)程，F(xiàn)INISH=false；NEED=Work；如找到，執(zhí)行(3)；否則，執(zhí)行(4)3)設(shè)進(jìn)程獲得資源，可順利執(zhí)行，直至完成，從而釋放資源。Work+=ALLOCATION；Finish=true；GOTO24)如所有的進(jìn)程Finish=true，則表示安全；否則系統(tǒng)不安全。安全狀態(tài):在某時刻系統(tǒng)中所有進(jìn)程可以排列一個安全序列:P1,P2,Pn,剛稱此