操作系统课程设计任务书

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1、操作系统课程设计任务书1.设计目的1.1模拟实现银行家算法，用银行家算法实现资源分配。1.2了解多道程序系统中，多个进程并发执行的资源分配。1.3掌握死锁的产生的原因、产生死锁的必要条件和处理死锁的基本方法。1.4掌握预防死锁的方法，系统安全状态的基本概念。1.5掌握银行家算法，了解资源在进程并发执行中的资源分配策略。1.6理解死锁避免在当前计算机系统不常使用的原因。2.问题描述在死锁的避免中，银行家算法把系统状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终处于安全状态，便可以避免发生死锁。所谓安全状态，

2、是指系统能按某种顺序为每个进程分配所需资源，直到最大需求，使每一个进程都可以顺利完成，即可找到一个安全资源分配序列。模拟实现这个工作过程。3.设计思路我们可以把操作系统看作是银行家，操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金，进程向操作系统请求分配资源相当于用户向银行家贷款。操作系统按照银行家制定的规则为进程分配资源，当进程首次申请资源时，要测试该进程对资源的最大需求量，如果系统现存的资源可以满足它的最大需求量则按当前的申请量分配资源，否则就推迟分配。当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程已占用的资源

3、数与本次申请的资源数之和是否超过了该进程对资源的最大需求量。若超过则拒绝分配资源，若没有超过则再测试系统现存的资源能否满足该进程尚需的最大资源量，若能满足则按当前的申请量分配资源，否则也要推迟分配。4.详细设计4.1银行家算法4.1.1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。4.1.2设进程m提出请求R

4、EQUEST[m]，则银行家算法按如下规则进行判断。184.1.2.1如果REQUEST[m][n]<=NEED[m][n]，则转(2)；否则，出错。4.1.2.2如果REQUEST[m][n]<=AVAILABLE[m][n]，则转(3)；否则，出错。4.1.2.3系统试探分配资源，修改相关数据：AVAILABLE[n]-=REQUEST[m][n];ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusnee

5、d][i];4.1.2.4系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。4.1.2.5对于某一进程m，若对所有的n，有NEED[m][n]=0，则表此进程资源分配完毕，应将占用资源释放。4.2关于死锁的一些结论：4.2.1参与死锁的进程最少是两个（两个以上进程才会出现死锁）4.2.2参与死锁的进程至少有两个已经占有资源4.2.3参与死锁的所有进程都在等待资源4.2.4参与死锁的进程是当前系统中所有进程的子集4.2.5注：如果死锁发生，会浪费大量系统资源，甚至导致系

6、统崩溃。 4.3资源分类：4.3.1永久性资源:可以被多个进程多次使用（可再用资源）4.3.1.1可抢占资源4.3.1.2不可抢占资源4.3.2临时性资源：只可使用一次的资源；如信号量,中断信号，同步信号等（可消耗性资源）　　　　　　“申请—分配—使用—释放”模式 4.4产生死锁的四个必要条件：4.4.1、互斥使用（资源独占）一个资源每次只能给一个进程使用4.4.2不可强占（不可剥夺）资源申请者不能强行的从资源占有者手中夺取资源，资源只能由占有者自愿释放4.4.3请求和保持（部分分配，占有申请）一个进程

7、在申请新的资源的同时保持对原有资源的占有（只有这样才是动态申请，动态分配）4.4.4循环等待18存在一个进程等待队列{P1,P2,…,Pn},其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，…，Pn等待P1占有的资源，形成一个进程等待环路4.5死锁的解决方案4.5.1产生死锁的例子 申请不同类型资源产生死锁P1：…申请打印机申请扫描仪使用释放打印机释放扫描仪…P2：…申请扫描仪申请打印机使用释放打印机释放扫描仪…申请同类资源产生死锁（如内存）设有资源R，R有m个分配单位，由n个进程P1,P2,…,P

8、n（n>m）共享。假设每个进程对R的申请和释放符合下列原则：*一次只能申请一个单位18*满足总申请后才能使用*使用完后一次性释放m=2，n=3资源分配不当导致死锁产生4.5.2死锁避免:定义:：系统设计时确定资源分配算法，保证不发生死锁。具体的做法是破坏产生死锁的四个必要条件之一4.5.2.1破坏“不可剥夺”条件在允许进程动态申请资源前提下规定，一个进程在申请新的资源不能立即得到满足而变为等待状态之前，必须释放已占有的全部资源，若需要再重新