操作系统课程设计银行家算法的模拟实现

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1、操作系统课程设计报告专业计算机科学与技术学生姓名班级学号指导教师完成日期信息工程学院18题目：银行家算法的模拟实现一、设计目的本课程设计是学习完“操作系统原理”课程后进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，更好地掌握操作系统的原理及实现方法，加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。二、设计内容1）概述用C或C++语言编制银行家算法通用程序，并检测所给状态的系统安全性。1.算法介绍：数据结构：1）可利用资源向量Available；2）最大需求矩阵Max；3）分配矩阵Allocation；4）需求矩阵Need2.功能介绍模拟实现Dijkstra的银行家算法以避

2、免死锁的出现，分两部分组成：第一部分：银行家算法（扫描）；第二部分：安全性算法。2）设计原理一．银行家算法的基本概念1、死锁概念。在多道程序系统中，虽可借助于多个进程的并发执行，来改善系统的资源利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险━━死锁。所谓死锁(Deadlock),是指多个进程在运行中因争夺资源而造成的一种僵局(Deadly_Embrace),当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。一组进程中，每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源，因而永远无法得到的资源，这种现象称为进程死锁，这一组进程就称为死锁进程。2、关于死锁的一些结论：

3、Ø参与死锁的进程最少是两个Ø（两个以上进程才会出现死锁）Ø参与死锁的进程至少有两个已经占有资源Ø参与死锁的所有进程都在等待资源Ø参与死锁的进程是当前系统中所有进程的子集18注：如果死锁发生，会浪费大量系统资源，甚至导致系统崩溃。3、资源分类。永久性资源：可以被多个进程多次使用（可再用资源）l可抢占资源l不可抢占资源临时性资源：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、产生死锁的四个必要条件：互斥使用（资源独占）、不可强占（不可剥夺）、请求和保持（部分分配，占有申请）、循环等待。1)互斥使用（资源独占）

4、一个资源每次只能给一个进程使用。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。3)请求和保持（部分分配，占有申请）一个进程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)循环等待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。5、死锁预防:定义:在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。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

5、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，若需要再重新申请②破坏“请求和保持”条件。18要求每个进程在运行前必须一次性申请它所要求的所有资源，且仅当该进程所要资源均可满足时才给予一次性分配。③破坏“循环等待”条件采用资源有序分配法：把系统中所有资源编号，进程在申请资源时必须严格按资源编号的递增次序进行，否则操作系统不予分配。6．安全状态与不安全状态安全状态：如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序列P1，…Pn，则系统处于安全状态。一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，如果对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的资源量不超过系统当前

6、剩余资源量与所有进程Pj(j

7、K，表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。3）分配短阵Allocation这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每个进程的资源数。如果Allocation(i,j)＝K，表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。4）需求矩阵Need它是一个n×m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数，如果Need[i,j]=K，则表示进程i还需要Rj类资源k个，方能完成其任务。上述三个矩阵间存在下述关系：Need[i,j]=Max[i,j]-Allocation[i,j]2、银行家算法设Req