操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)---銀行家算法實(shí)現(xiàn)

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文檔簡介

1、　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）報(bào)告　　課程名稱：操作系統(tǒng) 　　設(shè)計(jì)題目：銀行家算法實(shí)現(xiàn) 　　院系：信息技術(shù)學(xué)院 　　班級：10級計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)2班 <p

2、>　　設(shè) 計(jì) 者： xxxx 　　學(xué) 號： 　　指導(dǎo)教師： 　　設(shè)計(jì)時間：2012年12月31日至2013年1月6日 　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）任務(wù)書</

3、p>　　姓名：院（系）：信息技術(shù)學(xué)院　　專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 　　任務(wù)起止日期：　　課程設(shè)計(jì)題目：銀行家算法實(shí)現(xiàn)　　課程設(shè)計(jì)要求及任務(wù)描述：

4、　　設(shè)計(jì)內(nèi)容：　?。?）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：剩余資源數(shù)組available，如available [j] = k表示資源Rj現(xiàn)有k個。　?。?）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：最大資源請求矩陣max，如max [i][j] = k表示進(jìn)程Pi最多可申請k個類型為Rj的資源。　　（3

5、）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：資源分配矩陣allocation，定義每個進(jìn)程現(xiàn)在所分配的各種資源類型的數(shù)量，如allocation [i][j] = k表示進(jìn)程Pi現(xiàn)在分配了k個類型為Rj的資源。　?。?）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：剩余資源請求矩陣claim，定義每個進(jìn)程還需要的剩余的資源數(shù)，如claim [i][j] = k表示進(jìn)程Pi還需要申請k個類型Rj的資源。其中，claim [i][j] = max[i][

6、j] - allocation[i][j]。　?。?）設(shè)計(jì)函數(shù)完成功能：系統(tǒng)內(nèi)資源總數(shù)已知、各進(jìn)程對各類資源最大需求數(shù)目已知、已分配資源數(shù)目已知的前提下，某進(jìn)程提出各類資源的需求量時能判斷狀態(tài)是否安全，以決定是否予以分配。　　注：實(shí)驗(yàn)環(huán)境及工具不限。　　工作計(jì)劃及安排：<

7、;/p>　　12月31日：查找相關(guān)資料，明確實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?lt;/p>　　1月2日：根據(jù)組織的材料，繪制程序流程圖，并對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)；　　1月4日：確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及調(diào)用的函數(shù)，編寫程序代碼；　　1月5日：結(jié)合代碼進(jìn)行分析，編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告文檔；

8、　1月6日：完成報(bào)告文檔；　　指導(dǎo)教師簽字 　　年月日 　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）報(bào)告　　實(shí)驗(yàn)原理分析　　銀行家算法基本原理：操作系統(tǒng)在每一次分

9、配之前都要進(jìn)行以下操作，判斷當(dāng)前的資源請求是否安全，如果安全則實(shí)施分配，否則不予分配。　　第1步：操作系統(tǒng)對提出資源請求的進(jìn)程按所請求的資源數(shù)目實(shí)施預(yù)分配，修改剩余資源數(shù)組、資源分配矩陣和剩余資源請求矩陣；　　第2步：將剩余資源數(shù)組代入剩余需求矩陣中與各元素進(jìn)行比較，找到可以滿足其所有資源需求的某個進(jìn)程將它加入到安全序列中；<

10、;p>　　第3步：將該進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束后釋放的資源累加到剩余資源數(shù)組中；　　第4步：再重復(fù)第2、3兩步。若所有進(jìn)程都能夠進(jìn)入安全序列<Pi,Pj,……>，則此次分配可以實(shí)施，否則系統(tǒng)將會處于不安全狀態(tài)，因而不能實(shí)施分配。如果不能實(shí)施分配，則將系統(tǒng)還原到預(yù)分配之前的狀態(tài)。　　流程圖表示及說明</p&

11、gt;　　設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)　　1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聲明及意義說明　　a、一維數(shù)組的申明及使用　　int AVAILABLE[N];//定義系統(tǒng)可利用資源數(shù)，用于存放系統(tǒng)可利用的資源數(shù)，AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j]；<

12、;/p>　　int Request[N];//定義進(jìn)程請求資源數(shù)；用于存放進(jìn)程所請求的資源數(shù)；　　int FINISH[M];//定義工作向量；用于判斷該進(jìn)程是否是最后一個進(jìn)程；　　int temp[M];//定義臨時數(shù)組；用于存儲在執(zhí)行過程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)；　　b、二維數(shù)組的申

13、明及使用　　int MAX[M][N];//定義進(jìn)程所需最大資源數(shù)；用于存放進(jìn)程所需要的資源的最大數(shù)；　　int ALLOCATION[M][N];//定義進(jìn)程已分配資源數(shù)；用于存放進(jìn)程已分配的資源數(shù)目，ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j]；　　int NEED

14、[M][N];//定義進(jìn)程還需資源數(shù)；用于存放進(jìn)程還需要的資源數(shù)，NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j]；　　2. 函數(shù)聲明及功能說明　　void main();//主函數(shù)執(zhí)行銀行家算法系統(tǒng)的主流程，并調(diào)用子函數(shù)。　　void showdata();//顯示系統(tǒng)可利用的資源數(shù)、各進(jìn)程資源

15、的最大需求量、各進(jìn)程還需要的資源量、各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量。　　void changdata(int);//當(dāng)進(jìn)程申請資源得到分配后，修改系統(tǒng)的可利用資源數(shù)，進(jìn)程的已分配資源數(shù)、進(jìn)程的需求資源數(shù)。　　void rstordata(int);//當(dāng)進(jìn)程用完資源后，存儲資源數(shù)，系統(tǒng)可利用資源數(shù)、已分配的資源數(shù)、所需資源數(shù)。<p&

16、gt;　　int chkerr(int);// 檢查系統(tǒng)分配資源后能否找到一個安全系列，并顯示結(jié)果。　　主函數(shù)結(jié)構(gòu)　　a、定義變量；　　b、定義數(shù)組；<

17、b>　　c、定義子函數(shù)；　　d、輸入請求資源進(jìn)程號，并判斷輸入進(jìn)程號的正確性，并進(jìn)行相應(yīng)的處理；　　e、輸入進(jìn)程請求的資源數(shù)目；　　f、把輸入進(jìn)程請求資源數(shù)目與進(jìn)程所需資源數(shù)進(jìn)行比較；并做相應(yīng)的處理；　　g、把輸入進(jìn)程請求資源數(shù)目與系統(tǒng)可利用資源

18、數(shù)進(jìn)行比較；并做相應(yīng)的處理；　　h、調(diào)用showdata();，顯示結(jié)果；　　i、調(diào)用changdata();當(dāng)進(jìn)程申請資源得到分配后，修改系統(tǒng)的可利用資源數(shù)，進(jìn)程的已分配資源數(shù)、進(jìn)程的需求資源數(shù)。　　j、調(diào)用chkerr(); 檢查系統(tǒng)分配資源后能否找到一個安全系列，并顯示結(jié)果。<

19、p>　　k、調(diào)用rstordata();當(dāng)進(jìn)程用完資源后，存儲資源數(shù)，系統(tǒng)可利用資源數(shù)、已分配的資源數(shù)、所需資源數(shù)。　　代碼及說明　　#include "string.h" 　　#include <stdio.h>

20、　　#include <stdlib.h> 　　#define M 5 　　#define N 3 　　#define FALSE 0 　　#define TRUE 1 　　/*M個進(jìn)程對N類資源最

21、大資源需求量*/ 　　int MAX[M][N]={{8,10,6},{4,3,2},{6,2,3},{5,3,1},{3,4,2}}; 　　/*系統(tǒng)可利用資源數(shù)*/ 　　int AVAILABLE[N]={6,8,9}; 　　/*M個進(jìn)程對N類資源已經(jīng)分配資源量*/ &

22、lt;/p>　　int ALLOCATION[M][N]={{1,0,0},{0,2,0},{0,0,3},{1,2,0},{2,3,1}}; 　　/*M個進(jìn)程還需要N類資源的資源量 */ 　　int NEED[M][N]={{7,10,6},{4,1,2},{6,2,0},{4,1,1},{1,1,1}}; </p&g

23、t;　　/*M個進(jìn)程請求N類資源的資源量*/ 　　int Request[N]={0,0,0}; 　　void main() 　　{ 　　int i=0,j=0; 　　c

24、har flag='Y'; 　　void showdata(); 　　void changdata(int); 　　void rstordata(int); 　　int chkerr(int); 　　showdat

25、a(); 　　while(flag=='Y'||flag=='y') 　　{ 　　i=-1; 　　while(i<0||i>=M)

26、　　{ 　　printf("請輸入需申請資源的進(jìn)程號（從0到"); 　　printf("%d",M-1); 　　printf("，否則重輸入!）:");

27、;　　scanf("%d",&i); 　　if(i<0||i>=M)printf("輸入的進(jìn)程號不存在，重新輸入!\n"); 　　} 　　printf("請輸入進(jìn)程");

28、　　printf("%d",i); 　　printf("申請的資源數(shù)：\n"); 　　for (j=0;j<N;j++) 　　{　　printf("資源&quo

29、t;); 　　printf("%d",j); 　　printf(":"); 　　scanf("%d",&Request[j]); 　　if(Request[j]>NEED[i][j])</p&

30、gt;　　{ 　　printf("進(jìn)程"); 　　printf("%d",i); 　　printf("申請的資源數(shù)大于進(jìn)程"); 　　printf(&q

31、uot;%d",i); 　　printf("還需要"); 　　printf("%d",j); 　　printf("類資源的資源量!申請不合理，出錯!請重新選擇!\n");　　printf("請

32、重新輸入申請的資源數(shù)目：\n"); 　　printf("資源"); 　　printf("%d",j); 　　printf(":"); 　　scanf("%d",&Reques

33、t[j]); 　　} 　　else 　　{ 　　if(Request[j]>AVAILABLE[j]) <

34、;b>　　{ 　　printf("進(jìn)程"); 　　printf("%d",i); 　　printf("申請的資源數(shù)大于系統(tǒng)可用"); 　　printf("%d",j)

35、; 　　printf("類資源的資源量!申請不合理，出錯!請重新選擇!\n");　　printf("請重新輸入申請的資源數(shù)目：\n"); 　　printf("資源"); 　　printf("%d&quo

36、t;,j); 　　printf(":"); 　　scanf("%d",&Request[j]); 　　} 　　}<p&

37、gt;　　} 　　if(flag=='Y'||flag=='y') 　　{ 　　changdata(i); 　　if(chkerr(i))

38、　　{ 　　rstordata(i); 　　showdata(); 　　} 　　else 　　sh

39、owdata(); 　　} 　　else 　　showdata(); 　　} 　　printf("\n&q

40、uot;); 　　printf("是否繼續(xù)銀行家算法演示,按'Y'或'y'鍵繼續(xù),按'N'或'n'鍵退出演示: "); 　　scanf("%c",&flag); 　　} </b&

41、gt;　　void showdata() 　　{ 　　int i,j; 　　printf("系統(tǒng)可用的資源數(shù)為:\n"); 　　pri

42、ntf(" "); 　　for (j=0;j<N;j++){ 　　printf(" 資源"); 　　printf("%d",j); 　　printf(":");

43、　　printf("%d",AVAILABLE[j]); 　　/*printf("\n");*/ 　　/* cout<<endl; 　　// cout<<"各進(jìn)程資源的最大需求量:"<<endl<

44、;<endl; 　　// for (i=0;i<M;i++) 　　// { 　　// cout<<"進(jìn)程"<<i<<":"; 　　// for (

45、j=0;j<N;j++)cout<<" 資源"<<j<<": "<<MAX[i][j]; 　　// cout<<endl; 　　*/ } 　　printf("\

46、n"); 　　printf("各進(jìn)程還需要的資源量:\n"); 　　for (i=0;i<M;i++) 　　{ 　　printf(" 進(jìn)程"); <

47、p>　　printf("%d",i); 　　printf(":"); 　　for (j=0;j<N;j++){ 　　printf("資源"); 　　printf("%d",j);

48、　　printf(":"); 　　printf("%d",NEED[i][j]); 　　/*printf("\n");*/ 　　}

49、　　printf("\n"); 　　} 　　printf("各進(jìn)程已經(jīng)得到的資源量: \n"); 　　for (i=0;i<M;i++) 　　{ &l

50、t;/p>　　printf(" 進(jìn)程"); 　　printf("%d",i); 　　/*printf(":\n");*/ 　　for (j=0;j<N;j++){ 　　print

51、f("資源"); 　　printf("%d",j); 　　printf(":"); 　　printf("%d",ALLOCATION[i][j]); 　　/*printf("\n&q

52、uot;);*/ 　　} 　　printf("\n"); 　　} 　　} 　　void chan

53、gdata(int k) 　　{ 　　int j; 　　for (j=0;j<N;j++) 　　{ 　　AVA

54、ILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j]; 　　ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j]; 　　NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j]; 　　} <

55、;p>　　}; 　　void rstordata(int k) 　　{ 　　int j; 　　for (j=0;j<N;j++) </p&g

56、t;　　{ 　　AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j]; 　　} 　　}; 　　int chkerr

57、(int s) 　　{ 　　int WORK,FINISH[M],temp[M]; 　　int i,j,k=0; 　　for(i=0;i<M;i++)FINISH[i]=FALSE;

58、　for(j=0;j<N;j++) 　　{ 　　WORK=AVAILABLE[j]; 　　i=s; 　　while(i<M)

59、;　　{ 　　if (FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK) 　　{ 　　WORK=WORK+ALLOCATION[i][j]; 　　FINISH[i]=TRU

60、E; 　　temp[k]=i; 　　k++; 　　i=0; 　　} 　　else </b&g

61、t;　　{ 　　i++; 　　} 　　} 　　for(i=0;i<M;i

62、++) 　　if(FINISH[i]==FALSE) 　　{ 　　printf("\n"); 　　printf("系統(tǒng)不安全!!! 本次資源申請不成功!!!\n"); &

63、lt;p>　　printf("\n"); 　　return 1; 　　} 　　} 　　printf("\n"); <p&

64、gt;　　printf("經(jīng)安全性檢查，系統(tǒng)安全，本次分配成功。\n"); 　　printf("\n"); 　　printf(" 本次安全序列："); 　　for(i=0;i<M;i++){ 　　print

65、f("進(jìn)程"); 　　printf("%d",temp[i]); 　　printf("->");　　rstordata (i);　　} <

66、p>　　printf("\n"); 　　return 0; 　　}　　運(yùn)行結(jié)果及分析　　測試數(shù)據(jù)說明<

67、p>　　M個進(jìn)程請求N類資源的資源量 　　int NEED[M][N]={{7,10,6},{4,1,2},{6,2,0},{4,1,1},{1,1,1}}; 　　*M個進(jìn)程請求N類資源的資源量　　輸入大于、小于或等于進(jìn)程請求N類資源的資源量進(jìn)行測試。<b&g

68、t;　　運(yùn)行結(jié)果截圖及分析　?。?）輸入需申請資源的進(jìn)程號0~4；若輸入的需申請資源的進(jìn)程號<0或>4則提示輸入的進(jìn)程號不存在，重新輸入。　　（2）當(dāng)進(jìn)程請求的資源數(shù)大于系統(tǒng)可用資源的資源量時，系統(tǒng)提示：申請不合理，出錯，請重新選擇。　?。?）當(dāng)進(jìn)程請求的資源數(shù)大于進(jìn)程還需要資源數(shù)

69、時，系統(tǒng)提示：申請不合理，出錯！請重新選擇。　　（4）當(dāng)進(jìn)程請求的資源數(shù)合理，系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，執(zhí)行結(jié)果為：系統(tǒng)不安全?。?！本次申請不成功?。。?lt;/p>　?。?）當(dāng)進(jìn)程1請求的資源合理，系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，執(zhí)行結(jié)果為：經(jīng)安全性檢查，系統(tǒng)安全，本次分配成功。　　（6）當(dāng)進(jìn)程2請求的資源合理，系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，執(zhí)行結(jié)果為

70、：經(jīng)安全性檢查，系統(tǒng)安全，本次分配成功。　?。?）當(dāng)進(jìn)程3請求的資源合理，系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，執(zhí)行結(jié)果為：經(jīng)安全性檢查，系統(tǒng)安全，本次分配成功。　?。?）當(dāng)進(jìn)程4請求的資源合理，系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，執(zhí)行結(jié)果為：經(jīng)安全性檢查，系統(tǒng)安全，本次分配成功。　　實(shí)驗(yàn)總結(jié)及心得體會<

71、;/p>　　在銀行家算法這個系統(tǒng)之中，所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)是最基本的部分。銀行家算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)我們采用了一維數(shù)組與二維數(shù)組來存儲，比如最大需求量Max[][]、已分配資源數(shù)Allocation[][]、仍需求資源數(shù)Need[][]、以及系統(tǒng)可利用的資源數(shù)、申請各類資源等數(shù)組。　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)雖然重要但卻只是基礎(chǔ)，而最主要的用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的應(yīng)該有兩個部分，一是用銀行家算法來

72、判斷，二是用安全性算法來檢測系統(tǒng)的安全性。　　首先，輸入欲申請資源的進(jìn)程以及其所申請的資源數(shù)，存放在Request數(shù)組中。　　然后，判斷進(jìn)程請求的資源數(shù)是否大于其所需的資源數(shù)，若大于則報(bào)錯并返回，若不大于則繼續(xù)判斷它是否大于系統(tǒng)在此時刻可利用的資源數(shù)，同樣，如果大于則報(bào)錯并反回，如果不大于則調(diào)用changedata( )函數(shù)來進(jìn)行預(yù)分配，之后再調(diào)用安全型

73、算法chkerr();檢查系統(tǒng)的安全性。　　安全性檢測我們是用chkerr();函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。　　首先，F(xiàn)inish[]為布爾型，默認(rèn)是False，即該進(jìn)程未完成。而Work——即該系統(tǒng)中可以用來工作的資源數(shù)——最開始為系統(tǒng)最初可以用的資源數(shù)。　　然后，我們從第一個進(jìn)程開始判斷該進(jìn)程未完成且其所需求的資源量不大于

74、該系統(tǒng)中可以用來工作的資源量這個條件是否成立，即Finish[]=False且Need[][]<=Work[]是否成立。成立的話則將當(dāng)前在工作的資源量與該進(jìn)程已分配的資源量相加，存放于當(dāng)前可用來工作的資源量當(dāng)中，即Work[]=Work[]+Allocation，并將Finish[]的值改為True。　　否則便將此進(jìn)程的優(yōu)先級減一，排在隊(duì)位，然后開始往后循環(huán)。<

75、;p>　　待所有的進(jìn)程循環(huán)完畢，我們再次判斷是否還存在進(jìn)程的Finish[]=False，如果仍存在，則說明系統(tǒng)沒有安全序列，處于不安全狀態(tài)，不可以進(jìn)行分配；否則，系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，將預(yù)分配變?yōu)閷?shí)際分配，求出安全序列并且將實(shí)際分配后的資源分配情況打印輸出。　　除此之外，在程序當(dāng)中，我們也得強(qiáng)調(diào)一下對輸入的合法性的判斷。比如，我們輸入的欲申請資源的進(jìn)程號沒有在系統(tǒng)已存在的進(jìn)程當(dāng)中，或者進(jìn)程號

76、定義為整型，但是卻錯輸成字母等情況，我們需要對這些情況進(jìn)行判斷，讓程序報(bào)錯返回而并非因錯誤而中斷。　　這樣的情況處理起來比較麻煩，相當(dāng)于對每次輸入針對各種不同的情況都得做判斷。我也沒有涵蓋全部的輸入，僅僅只是對輸入的進(jìn)程號不在已存在進(jìn)程當(dāng)中、以及輸入的操作選擇不存在兩種情況分別作了判斷，并且針對第二種情況設(shè)定了輸入錯誤的話系統(tǒng)關(guān)閉的功能。　　總之，銀行家

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