1、操作系統(tǒng)課程設(shè)計（銀行家算 法）發(fā)鼠理工大專操作系統(tǒng)課程設(shè)計說明書題目:銀行家算法模擬院 系：計算機科學與工程學院專業(yè)班級：計算機10-5班學 號：2010303157學生姓名：張緒磊指導(dǎo)教師：劉惠臨2013年1月9日安徽理工大學課程設(shè)計（論文）任務(wù)書計算機科學與工程學院計算機科學與技術(shù)系學號20103031學生專業(yè)（班計算機57姓名張緒磊級）10-5班設(shè)計 題目銀行家算法 模擬設(shè) 計 技 術(shù) 參 數(shù)系統(tǒng)平臺：Windows 7開發(fā)工具：vc+ 6. 0開發(fā)語言：C/C+語言設(shè)計要求1 .系統(tǒng)基本實現(xiàn)安全性、添加資源、修改資 源、配置資源等算法。2 .要求系統(tǒng)能實現(xiàn)人機交互，界面友好。3 .當

2、輸入一組資源和作業(yè)的數(shù)量時，可以根 據(jù)其需求量判斷系統(tǒng)安全性。工 作 量1 .設(shè)計報告要求不少于4000字。2 .源程序要求不少于300行2012.11. 2P2012. 11. 28算法的分析及系統(tǒng) 的功能分析工 作 計 劃2012. 11. 292012. 12. 032012.12. 042012.12.10 設(shè)計2012.13. 1P2012. 12. 24 和界面設(shè)計2012. 12. 252013. 01. 01試2013. 01. 022013. 01. 09告系統(tǒng)的總體設(shè)計系統(tǒng)功能的詳細系統(tǒng)的編碼設(shè)計系統(tǒng)的調(diào)試及測撰寫課程設(shè)計報參 考 資 料2譚浩強.C程序設(shè)計.第三版,北京：

3、清華大學出版社，20051湯小丹，梁紅兵，哲鳳屏，湯子瀛.計算機操作系統(tǒng).第三版,西安：西安電子科技 大學出版社，20073張海藩.軟件工程導(dǎo)論.第五版,北京：清 華大學出版社，20084馮博琴.Visual C+與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程,第三版.高等教育出版社；2010指導(dǎo)教 師簽字系主任簽字2013年1月9日安徽理工大學課程設(shè)計（論文）成績評定表學生姓名：張緒磊 學號：2010303157 專業(yè)班級：計算機10-5班設(shè)計題目:銀行家算法模擬指導(dǎo)教師評語:成績:指導(dǎo)教師:摘要銀行家算法是一個用來預(yù)防系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)的算法，用它可以判斷系統(tǒng)的安全 性，如果系統(tǒng)當前處于安全狀態(tài)，則可以為申請資源的

4、進程分配資源；如果不是安全狀 態(tài)，則不能為申請資源的進程分配資源。銀行家算法執(zhí)行過程中，首先判斷申請資源 的進程所申請的資源數(shù)目是否合法，若是合法的，則可以為其進行試分配，再利用安全 性算法求出安全序列，如果存在安全序列，則說明可以給申請資源的進程分配資源，分 配成功，繼續(xù)為其它進程服務(wù)。如果找不到安全序列，則說明為該進程分配資源后系統(tǒng) 會進入不安全狀態(tài)，所以不能為該進程分配資源，使該進程進入阻塞狀態(tài)。若申請資源 的進程申請的資源數(shù)目不合法，則不需要進行試分配，直接使其進入阻塞狀態(tài)，處理其他申請資源的進程。關(guān)健諒可用資源，最大需求矩陣，分配矩陣，需求矩陣,安全性算法，安全序列24.2主要函數(shù)的

5、核心代;1 .緒論11.1 系統(tǒng)分工11.2 課題背景11.3 死鎖21.4 安全性21.5 算法設(shè)計思想22 .需求分析2.1 基本要求2.2 模塊劃分3 .總體設(shè)計43.1 算法設(shè)計43.2 模塊設(shè)計54詳細設(shè)計1程序流程4.15 .程序測試135.1 界面設(shè)計135.2 2數(shù)據(jù)測試145.3 操作提示156 .總結(jié)17參考文獻181.1系統(tǒng)分工銀行家算法模擬1.緒論設(shè)計內(nèi)容及其說明主要和組員張鑫設(shè)計MFC界面和代碼 的調(diào)試，涉及主要功能代碼，包括其 他組員設(shè)計的主要函數(shù)代碼嵌入到本人設(shè)計MFC中，主要編寫了銀行家算法。對內(nèi)容MFC程序遇到的錯誤修改、功能缺失及算法不健壯等問題作了修改。之

6、后 和其他組員一起將其他的功能嵌入 到程序里，主要是添加資源，刪除資 源，修改資源，分配資源和增加作業(yè) 功能，最終完成了了一個整體的銀行 家算法。添加資源，修改資源，刪除資源，分配資源，增加作業(yè)。其他組員 設(shè)計內(nèi)容1.2 課題背景在多道程序系統(tǒng)中，雖可以借助多個進程的并發(fā)執(zhí)行來改善系統(tǒng)的資源利用率，提 高系統(tǒng)吞吐量，但可能發(fā)生一種危險一一死鎖，即多個進程在運行過程中因爭奪資源而 造成的一種僵局，若無外力作用，將無法再向前推進。如此，尋求一種避免死鎖的方法 便顯得有為重要。死鎖的產(chǎn)生一般的原因有兩點：競爭資源和進程間推進順序非法。因 此，我們只需在當前的有限資源下，找到一組合法的執(zhí)行順序，便能很

7、好的避免死鎖， 我們稱它為安全序列。而銀行家算法起源于銀行系統(tǒng)的發(fā)放貸款，和計算機操作系統(tǒng)的 資源分配完全符合，因此可以借鑒該算法的思想，設(shè)計出一種有效的算法程序，解決該 問題。1.3 死鎖所謂死鎖：是指兩個或兩個以上的進程在執(zhí)行過程中，因爭奪資源而造成的一種 互相等待的現(xiàn)象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。此時稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或 系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱為死鎖進程。由于資源占用是互斥的, 當某個進程提出申請資源后，使得有關(guān)進程在無外力協(xié)助下，永遠分配不到必需的資源 而無法繼續(xù)運行，這就產(chǎn)生了一種特殊現(xiàn)象：死鎖。在計算機系統(tǒng)中，涉及軟件，硬件資源都可能發(fā)生死鎖。例如：系

8、統(tǒng)中只有一臺 CD-ROM驅(qū)動器和一臺打印機，某一個進程占有了 CD-ROM驅(qū)動器，又申請打印機；另一 進程占有了打印機，還申請CD-ROM。結(jié)果，兩個進程都被阻塞，永遠也不能自行解除。1.4 安全性全序列的的實際意義在于：系統(tǒng)每次進行資源分配后，如果對于系統(tǒng)中新的資源狀 況，存在一個安全序列，則至少存在一條確保系統(tǒng)不會進入死鎖的路徑。按照該序列， 銀行家可以實施一個有效的分配過程使得所有客戶得到滿足，行家算法的核心在于安全 序列的產(chǎn)生。安全序列正是一種安全的進程推進順序。1.5 算法設(shè)計思想我們可以把操作系統(tǒng)看作是銀行家，操作系統(tǒng)管理的資源相當于銀行家管理的資 金，進程向操作系統(tǒng)請求分配資源

9、相當于用戶向銀行家貸款。操作系統(tǒng)按照銀行家制定 的規(guī)則為進程分配資源，當進程首次申請資源時，要測試該進程對資源的最大需求量， 如果系統(tǒng)現(xiàn)存的資源可以滿足它的最大需求量則按當前的申請量分配資源，否則就推遲 分配。當進程在執(zhí)行中繼續(xù)申請資源時，先測試該進程已占用的資源數(shù)與本次申請的資 源數(shù)之和是否超過了該進程對資源的最大需求量。若超過則拒絕分配資源，若沒有超過 則再測試系統(tǒng)現(xiàn)存的資源能否滿足該進程尚需的最大資源量，若能滿足則按當前的申請 量分配資源，否則也要推遲分配。2 .需求分析3 .1基本要求(1)從鍵盤輸入當前系統(tǒng)的資源信息，包括當前可用資源，每個進程對各類資源的最 大需求量，每個進程當前已

10、分配的各個資源量和每個進程尚需要的各個資源量，輸出結(jié) 果顯示在界面上。(2)輸入進程請求，按照設(shè)計好的安全性算法進行檢查，得到結(jié)果并輸出整個執(zhí)行過 程的相關(guān)信息和最終結(jié)果(主要包括資源分配表和安全序列)。(3)要求要有各種異常的處理，程序的可控制性和可連續(xù)性執(zhí)行。包括對進程的存在 有無檢查，請求向量的不合法檢查，試分配失敗后的數(shù)據(jù)恢復(fù)和重新接受進程請求等。2. 2模塊劃分(1)分配模塊輸入一組資源及作業(yè)的數(shù)量，分配資源及作業(yè)的各項屬性。再配置作業(yè)的資源最大 需求量及已申請的資源屬性。以及資源的添加、修改、刪除和分配功能，此外，還有對 作業(yè)的添加。(2)判定模塊通過銀行家算法對已經(jīng)分配完畢的資源

11、及作業(yè)的屬性進行判斷，判斷申請是否大于 需求，若大于則出錯，則提示出錯信息；判斷申請是否大于當前資源，若大于則出錯， 則提示出錯信息。(3)檢查模塊根據(jù)銀行家算法進行資源分配后，檢查資源分配后的系統(tǒng)狀態(tài)是否處于安全狀態(tài)之 中，以避免死鎖的發(fā)生。當資源分配可行時，則分配；若安全性算法不能通過，則不予 分配，以保證系統(tǒng)的安全和死鎖的不發(fā)生。93.總體設(shè)計2.1 算法設(shè)計(1)銀行家算法的實現(xiàn)，需要用到以下主要數(shù)據(jù)：intMax100100=0;各進程所需各類資源的最大需求int Avallable100=0;系統(tǒng)可用資源CString name100=”; 資源的名稱intAllocation10

12、0100=0;系統(tǒng)已分配資源int Need100100=0;還需要資源int Request100=0;請求資源向量Int temp100=0;存放安全序列hit Work100=0;存放系統(tǒng)可提供資源int M=100;作業(yè)的最大數(shù)為100int N=1OO;資源的最大數(shù)為100int dqzysl=3,zysl=0,worksl=0;int sign;a)資源及作業(yè)屬性配置:這是對資源和作業(yè)的分配過程，在實現(xiàn)銀行家算法之前，需有 資源和作業(yè)的屬性信息，才可以驗證銀行家算法及安全性算法，最終實現(xiàn)銀行家算法。 b)銀行家算法:銀行家算法是對資源分配進行判斷，判斷資源分配的可行性，以免導(dǎo)致 死

13、鎖的發(fā)生，是避免死鎖的重要一步。c)安全性算法:安全性算法是對于安全性檢查算法主要是根據(jù)銀行家算法進行資源分 配后，檢查資源分配后的系統(tǒng)狀態(tài)是否處于安全狀態(tài)之中。(2)銀行家算法中用到的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：可利用資源向量int最大需求矩陣int分配矩陣int需求矩陣int申請各類資源數(shù)量int 工作向量intAvailablejj為資源的種類。Maxiji為進程的數(shù)量。AllocationEijneedij= Maxij- AllocationEijRequest iji進程申請j資源的數(shù)量Workx int Finishy3. 2模塊設(shè)計(1)主要模塊如圖3-1。銀行家資源 銀行圖3-1主要模塊(

14、2)子模塊如圖3-2o圖3-2子?？?.詳細設(shè)計3.1 程序流程圖圖4-1系統(tǒng)流程圖4. 2主要函數(shù)的核心代碼(1)添加資源此處代碼的實現(xiàn)的功能是添加資源名稱，資源數(shù)量和作業(yè)數(shù)量，并且在下一步操作 后提示資源是否成功添加。由于輸入的資源數(shù)不止一個，輸入的數(shù)據(jù)可能會出錯，因此 這里用到了 if條件語句和for循環(huán)語句。當輸入的數(shù)據(jù)不合法時，彈出對話框提示出 錯。void CBankl23Dlg:Onaddzy()/ TODO: Add your control notification handler code hereUpdateData(TRUE);CString str=,M,；if(dq

15、zysl>0)sign=l;for(int i=0;i<3;i+)if(namei=m_zymc && m_zymc!=,M,) sign=O;str= "該資源己存在！ ”；)if(m_zymc!=,ftt && m_zysl!=O && si即=1)Avaliable3-dqzysl=m_zysl;name3-dqzysl=m_zymc;zysl+;MessageBox("數(shù)據(jù)輸入成功！若不配置資源，請配置作業(yè)數(shù)量！ n系統(tǒng)現(xiàn)在共有 ”+conver(4.dqzysl)+”個資源。ii當前輸入資源名稱為：”+n

16、aine3-dqzysl+”t數(shù)量為： "+conver(Avaliable3dqzysl)，”提示”,MB_OK );dqzjsl-;else MessageBox("輸入數(shù)據(jù)不合法！ ”+str,"提示“，MB_OK ); else MessageBox("錯誤！當前系統(tǒng)支持資源數(shù)目為3個1您已經(jīng)分配3個了！請 配置作業(yè)數(shù)量！ ” J提示”,MB_ICONEXCLAMATION );UpdateData(FALSE);(2)銀行家算法a.如果Request j<Need or Request j=Need,則轉(zhuǎn)向步驟b；否則，認為出錯，因為 它

17、所需要的資源數(shù)已超過它所宣布的最大值。b 如果 RequestVAvailable or Request:Available,則轉(zhuǎn)向步驟 c；否則，表示系 統(tǒng)中尚無足夠的資源，進程必須等待。c.系統(tǒng)試探把要求的資源分配給進程Pi,并修改下面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)值： Available二Available-Requesti;Allocation=Allocation+Request;Need=Need-Request;d.系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，檢查此次資源分配后，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。for (j=O;J<zysl;J+)if(RequestJ>NeediU) 判斷申請是否大于需求，若大于則

18、出錯 msg=”進程"+conver+”申請的資源大于它需要的資源n”；msg+=n分配不合理，不予分配！ nn;MessageBox(msg/, 提示” ,MB_OK);ch=tn,; break; else if(Requestj>AvaHablej)判斷申請是否大于當前資源，若大于則出錯 ms即“進程"+conver+”申請的資源大于系統(tǒng)現(xiàn)在可利用的資源n”； msg+=,'分配出錯，不予分配!n”；MessageBox(insg,f,提示 ” ,MB_OK);ch='nf; break;(3)安全性算法a.設(shè)置兩個向量 工作向量Worko它表示

19、系統(tǒng)可提供進程繼續(xù)運行所需要的各類 資源數(shù)目，執(zhí)行安全算法開始時，Work=Allocation;布爾向量Finish。它表示系統(tǒng) 是否有足夠的資源分配給進程，使之運行完成，開始時先做Finishi:false,當有足 夠資源分配給進程時，令Finishi=true。b.從進程集合中找到一個能滿足下述條件的進程：Finished:falseNeed<or=Work如找到，執(zhí)行步驟c；否則，執(zhí)行步驟d。c.當進程P獲得資源后，可順利執(zhí)行，直至完成，并釋放出分配給它的資源，故應(yīng) 執(zhí)行：Work=Work+Allocation; Finishi=true;轉(zhuǎn)向步驟 b。d如果所有進程的Fini

20、shi=true,則表示系統(tǒng)處于安全狀態(tài)；否則，系統(tǒng)處于不 安全狀態(tài)。CString safe()安全性算法int i,k=0,m,apply,Finish100=0;int j;int flag=O;CString str3;Work0=Avaliable0;Workl=Avallablel;Work2=Avaliable2;for(i=0;i<worksl;i+) apply=0;for(j=0;J<zysl;j+)if (Finishi=False&&Needij<=WorkJ) apply+;if(apply=zysl)for(m=0;m<zys

21、l;m+)Workm=Workm+Allocationiin;/$5yFinishi=True;tempk=i;i=-l; k+;flag+;for(i=0;i<worksl;l+)if(Finishi=False) CString str2="系統(tǒng)不安全”;return str2;str3="系統(tǒng)是安全的！分配的序列:n”；for(i=0;kworksl;i+)描出運行進程數(shù)組str3=str3+conver(tempi)+,ttl;lf(i<worksl-l) str3=str3+M->M;str3+=,ii,t;return str3;(4)修改資源

22、輸入的資源可能不符合自己的需要，或者需要用到其他的資源，這時可以不必重新 輸入資源數(shù)量，在原有的基礎(chǔ)進行修改即可，此段代碼的作用就是修改資源的名稱和數(shù) 量。void CBankl23Dlg:Onxgzy() / TODO: Add your control notification handler code hereUpdateData(TRUE);int sign=0;if(m_zymc!=tftt && m_zysl!=0)for(int i=0;i<zysl;i+)if(namel=m_zymc)Avaliablei=m_zysl;MessageBox("

23、資源修改成功!提示“，MB_OK);sign=l;CBankl23Dlg:Onflnish();)If(slgn=0) MessageBox(" 資源不存在 1 "J提示”,MB_OK);else MessageBox(”請在資源的名稱和資源數(shù)量輸入合法數(shù)據(jù)！ “ J提示UpdateData(FALSE);(5)刪除資源資源不需要的時候應(yīng)該刪除，當資源名稱不存在和輸入的資源名稱為空時，提示重 新進行操作。void CBankl23Dlg:Onsczy() / TODO: Add your control notification handler code here Upda

24、teData(TRUE);CString ming;ming=in_zymc;int i5flag=l,sign=O;if(ining!=t,t)for(l=0;i<zysl;i+)if(ming=namei)flag=O;else slgn+; if(sign=zysl) MssageBox("該資源名稱不存在,請重新輸入!V提示”,MB_OK);lf(flag=O)for(int j=i;j<zysl-l;J+)nameJ=namej+l;AvaliableJ=AvaliableJ+l; zvszvsl-l;CBankl23Dlg:Onflnish();CBank 1

25、23Dlg:Onshow();else MessageBox資源名稱不能為空，請重新輸入!” J提示”,MB_OK);UpdateData(FALSE);(6)增加資源和輸出矩陣資源的數(shù)量不夠時，需要再次輸入，增加成功后提示下一步操作。在輸入框里輸入 矩陣數(shù)據(jù)，然后配置資源最大需求量，可以在系統(tǒng)狀態(tài)顯示區(qū)看到系統(tǒng)狀態(tài)信息。void CBankl23Dlg:OnzJwork() UpdateData(TRUE);worksl+;int flag=2;if(m_data!=t,M) CString str=m_data;char *cslnput; csInput=str.GetBuffer(st

26、r.GetLength();提取字符串，把單詞存放在數(shù)組cslnput中char seps=字符串以空格分隔符char *token;token = strtok( cslnput, seps );char *csEditInput100;int index=0;全局變量while( token != NULL)把提取到的單詞存放到數(shù)組csEditlput中csEditInputindex=token; /* 把單詞存放在數(shù)組 csEdltlnput 中”*/ index+; token = strtok( NULL, seps );/* Get next token: */int count

27、=0;for(intj=0;J<zysl;J+)Maxworksl-lJ=atoi(csEditInputcount);Needworksl-lj=Maxworksl-lU-Allocationworksl-l|;count+; flag=O;)else MessageBox("請按配置說明在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)輸入相關(guān)矩陣數(shù)據(jù)！”J提示 ,MB_OK);if(flag=0) (MessageBox(n增加作業(yè)成功！請點擊【配置信息完成】按鈕。1”提示 n,MB_OK);UpdateData(FALSE);125.程序測試4.1 界面設(shè)計(1)主界面如圖5-1。圖5-1系統(tǒng)主界面(2)系

28、統(tǒng)使用說明如圖5-2。使用說明【攜作I防】二空宣資源一A空置作業(yè)數(shù)墾-A添加作業(yè)資源最大需求量交置已 由請資源一 查看系統(tǒng)資源信息【增加資源】：在資源名林如資潮娼輸入框中檢入所需增加的婁據(jù)，點擊增加資源按鈕° (本實 例只支持最大3個資源！)【修汶資源】：在食源名稱和賀源數(shù)且輸入框中輸入所要修改的數(shù)據(jù)，點擊修改貨源按出8【蒯除虎源】:在貨源名稱和貨源數(shù)墾勘入植中掠人所要刪除的蓼疆，點擊刪除登源按鈕a【分更資源】：在作業(yè)數(shù)星揄入框中的入所要分配的作業(yè)媼號和在數(shù)去鑿入框中揄入各資源的數(shù) 自，點擊分配資源拄鈕。【增加作業(yè)】：在數(shù)據(jù)輸入框中鈉入該作業(yè)所需各資源的數(shù)目，點擊增加作業(yè)按鈕?！狙蠹o空置情況請參考配置說明進行輸入！】確定5. 2數(shù)據(jù)測試(1)配置資源及作業(yè)屬性如圖5-3。輸入數(shù)據(jù)為：資源名稱n,資源數(shù)量4,作業(yè)數(shù) 量2。圖5-3資源配置(2)配置資源最大需求量及配置已申請資源如圖5-4和圖5-5o使用前語詳細閱讀資源名稱資源數(shù)量作業(yè)數(shù)量系統(tǒng)信息顯示區(qū):數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)2/W配置資源最大需求量：配置說W配置