軟件技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告模擬銀行家算法原理

1、中南大學(xué)軟件技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：模擬銀行家算法原理班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)老師： 2009年5月2日一 設(shè)計(jì)目的模擬實(shí)現(xiàn)銀行家算法，用銀行家算法實(shí)現(xiàn)資源分配。二 問題描述在死鎖的避免中，銀行家算法把系統(tǒng)狀態(tài)分為安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)，只要能使系統(tǒng)始終處于安全狀態(tài)，便可以避免發(fā)生死鎖。所謂安全狀態(tài)，是指系統(tǒng)能按某種順序?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程分配所需資源，直到最大需求，使每一個(gè)進(jìn)程都可以順利完成，即可找到一個(gè)安全資源分配序列。模擬實(shí)現(xiàn)這個(gè)工作過程。三 設(shè)計(jì)思路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(dāng)于銀行家管理的資金，進(jìn)程向操作系統(tǒng)請(qǐng)求分配資源相當(dāng)于用戶向銀行家貸款。操作系統(tǒng)按照銀行家制

2、定的規(guī)則為進(jìn)程分配資源，當(dāng)進(jìn)程首次申請(qǐng)資源時(shí)，要測(cè)試該進(jìn)程對(duì)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(dāng)前的申請(qǐng)量分配資源，否則就推遲分配。當(dāng)進(jìn)程在執(zhí)行中繼續(xù)申請(qǐng)資源時(shí)，先測(cè)試該進(jìn)程已占用的資源數(shù)與本次申請(qǐng)的資源數(shù)之和是否超過了該進(jìn)程對(duì)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(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)存的資源能否滿足該進(jìn)程尚需的最大資源量，若能滿足則按當(dāng)前的申請(qǐng)量分配資源，否則也要推遲分配。四 詳細(xì)設(shè)計(jì)1、初始化由用戶輸入數(shù)據(jù)，分別對(duì)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，

3、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。設(shè)進(jìn)程cusneed提出請(qǐng)求request i，則銀行家算法按如下規(guī)則進(jìn)行判斷。(1)如果request cusneed i= needcusneedi，則轉(zhuǎn)(2)；否則，出錯(cuò)。(2)如果request cusneed i= availablecusneedi，則轉(zhuǎn)(3)；否則，出錯(cuò)。(3)系統(tǒng)試探分配資源，修改相關(guān)數(shù)據(jù)： availablei-=requestcusnee

4、di; allocationcusneedi+=requestcusneedi; needcusneedi-=requestcusneedi;(4)系統(tǒng)執(zhí)行安全性檢查，如安全，則分配成立；否則試探險(xiǎn)性分配作廢，系統(tǒng)恢復(fù)原狀，進(jìn)程等待。(5)對(duì)于某一進(jìn)程i，若對(duì)所有的j，有needij=0，則表此進(jìn)程資源分配完畢，應(yīng)將占用資源釋放。3、安全性檢查算法(1)設(shè)置兩個(gè)工作向量work=available;finish(2)從進(jìn)程集合中找到一個(gè)滿足下述條件的進(jìn)程，finish=false;needneedi或者requestiavailablei報(bào)錯(cuò)，重新輸入availablei-=request i

5、;allocationi+=request i;needi-=requesti;初始化安全性檢查安全availablei+=request i;allocationi-=request i;needi+=requesti;保持原分配進(jìn)程執(zhí)行完釋放資源繼續(xù)分配結(jié)束yesnoyesnoyesyesnono四 源程序：#include #include #include /#include /#includeusing namespace std;#define maxprocess 50 /*最大進(jìn)程數(shù)*/ #define maxresource 100 /*最大資源數(shù)*/int availabl

6、emaxresource; /*可用資源數(shù)組*/int maxmaxprocessmaxresource; /*最大需求矩陣*/int allocationmaxprocessmaxresource; /*分配矩陣*/int needmaxprocessmaxresource; /*需求矩陣*/int requestmaxprocessmaxresource; /*進(jìn)程需要資源數(shù)*/int summitmaxresource=0 ; /*各種資源總量*/int needcmaxresource=0; /*輔助向量*/bool finishmaxprocess; /*系統(tǒng)是否有足夠的資源分配*/

7、int pmaxprocess; /*記錄序列*/int m,n; /*m個(gè)進(jìn)程,n個(gè)資源*/void init();bool safe();void bank();void main() /textbackground(0); /* 設(shè)置屏幕背景色 */ init(); safe(); bank();void init() /*初始化算法*/int i,j; cout endl; cout 銀行家算法模擬endl; cout endl;cout 通信0602 唐敏 0401060223 endl; cout endl;cout endl;cout 算法簡(jiǎn)介：endl;cout 在避免死鎖的方

8、法中，所施加的限制條件較弱，有可能獲得令人滿意endl; cout 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endl; cout 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endl;cout 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endl;cout ,才分配。它是最具有代表性的避免死鎖的算法。endl;cout endl;cout endl;cout endl;cout endl;cout 請(qǐng)稍候.6秒后跳入主界面 endl; sleep(6000); system(cls); cout endl; cout 運(yùn)行界面endl; couten

9、dl;cout請(qǐng)輸入進(jìn)程的數(shù)目:m; cout請(qǐng)輸入資源的種類:n; cout請(qǐng)輸入每個(gè)進(jìn)程最多所需的各資源數(shù),按照mxn矩陣輸入endl; for(i=0;im;i+) for(j=0;jmaxij; cout請(qǐng)輸入每個(gè)進(jìn)程已分配的各資源數(shù),也按照mxn矩陣輸入endl; for(i=0;im;i+) for(j=0;jallocationij; needij=maxij-allocationij; if(needij0) cout您輸入的第i+1個(gè)進(jìn)程所擁有的第j+1個(gè)資源數(shù)錯(cuò)誤,請(qǐng)重新輸入:endl; j-; continue; for(j=0;jn;j+) /已分配各資源總數(shù)for(i

10、=0;im;i+) needcj=allocationij+needcj; / for(i=0;in;i+) /此四行用于檢驗(yàn) / / coutneedci ; / cout請(qǐng)輸入各個(gè)資源現(xiàn)有的數(shù)目:endl; for(i=0;iavailablei; for(i=0;in;i+) /總資源數(shù) summiti=availablei+ needci; /for(i=0;in;i+) /檢驗(yàn)用/coutsummiti ; / cout endl;coutendl; cout初始化后狀態(tài)顯示:endl;cout每個(gè)進(jìn)程最多所需的各資源數(shù)endl; for(i=0;im;i+) for(j=0;jn;

11、j+) coutmaxij ;if(j=n-1)cout endl; cout每個(gè)進(jìn)程已分配的各資源數(shù)endl; for(i=0;im;i+) for(j=0;jn;j+) coutallocationij ;if(j=n-1)cout endl; cout各個(gè)資源現(xiàn)有的數(shù)目:endl; for(i=0;in;i+)coutavailablei ; cout endl; coutendl;void bank() /*銀行家算法*/ int i,j,cusneed; char again; int sum=0; /*監(jiān)測(cè)某一進(jìn)程資源是否分配完畢*/int add=0; while(1) cout

12、請(qǐng)輸入要申請(qǐng)資源的進(jìn)程號(hào)(注:第1個(gè)進(jìn)程號(hào)為0,依次類推)cusneed; cout請(qǐng)輸入進(jìn)程所請(qǐng)求的各資源的數(shù)量endl; for(i=0;irequestcusneedi; / / for(i=0;ineedcusneedi) cout您輸入的本個(gè)請(qǐng)求數(shù)超過進(jìn)程的需求量!請(qǐng)重新輸入!availablei) cout您輸入的本個(gè)請(qǐng)求數(shù)超過系統(tǒng)有的資源數(shù)!請(qǐng)重新輸入!endl; i-;continue; for(i=0;in;i+) /資源分配 availablei-=requestcusneedi; allocationcusneedi+=requestcusneedi; needcusne

13、edi-=requestcusneedi; if(safe() coutendl; cout同意分配請(qǐng)求!endl; cout此次分配后狀態(tài)顯示:endl; cout當(dāng)前每個(gè)進(jìn)程最多尚需的各資源數(shù)endl; for(i=0;im;i+)for(j=0;jn;j+) coutneedij ;if(j=n-1)cout endl; cout當(dāng)前每個(gè)進(jìn)程已分配過的各資源數(shù)endl; for(i=0;im;i+) for(j=0;jn;j+) coutallocationij ;if(j=n-1)cout endl; for(i=0;im;i+) for(j=0;jn;j+) add=needij+a

14、dd; /是否已分配完畢 if(add!=0)for(i=0;in;i+) sum=needcusneedi+sum; coutsum值:sumendl;/coutsum ;cout endl; if (sum=0) for(i=0;in;i+) availablei= allocationcusneedi+availablei; sum=0; cout各個(gè)資源現(xiàn)有的數(shù)目:endl; for(i=0;in;i+)coutavailablei ; cout endl;add=0; /coutadd endl;elsecout各個(gè)資源現(xiàn)有的數(shù)目:endl; for(i=0;in;i+)coutsu

15、mmiti ; cout endl; coutendl; else cout您的請(qǐng)求被拒絕!endl; /撤消資源分配 for(i=0;in;i+) availablei+=requestcusneedi; allocationcusneedi-=requestcusneedi; needcusneedi+=requestcusneedi; for(i=0;im;i+) finishi=false; cout您還想再次請(qǐng)求分配嗎?是請(qǐng)按y/y,否請(qǐng)按其它鍵again; if(again=y|again=y) continue; break; /跳出while bool safe() /*安全性

16、算法*/ int i,j,k,l=0; int workmaxresource; /*工作數(shù)組*/ for(i=0;in;i+) worki=availablei; for(i=0;im;i+) finishi=false; for(i=0;im;i+) if(finishi=true) continue; else for(j=0;jworkj) break; if(j=n) finishi=true; /finish在此被賦值,表進(jìn)程i可順利進(jìn)行 for(k=0;kn;k+) /并假設(shè)已執(zhí)行完成 workk+=allocationik; pl+=i; i=-1; /再從i=0開始判斷 el

17、se continue; if(l=m) /所有進(jìn)程都可完成 cout系統(tǒng)是安全的endl; cout安全序列:endl; for(i=0;il;i+) cout cout; coutendl; return true; cout系統(tǒng)是不安全的endl; return false; 五 運(yùn)行調(diào)試及結(jié)果說明初始化時(shí)若已分配資源多于最多所需資源則會(huì)報(bào)錯(cuò)，需重新輸入（如上圖所示）初始化后狀態(tài)顯示資源分配時(shí)請(qǐng)求量超過需求量或現(xiàn)有資源數(shù)同樣會(huì)報(bào)錯(cuò)（如上圖）特殊情況：若申請(qǐng)資源數(shù)既不大于資源需求量，又不大于現(xiàn)有資源數(shù)，但仍有可能導(dǎo)致死鎖，如上圖所示。此時(shí)會(huì)顯示系統(tǒng)不安全，請(qǐng)求被拒絕。（為便于說明，以上均采用二階矩陣。其他類型矩陣原理相同）sum=0，表某一進(jìn)程資源分配完畢，資源釋放（請(qǐng)結(jié)合第四個(gè)圖）六 總結(jié)本次設(shè)計(jì)中首先要解決的問題是對(duì)所做題目的理解。簡(jiǎn)單的文字描述總是生澀難懂，像銀行家算法這一問題，如果單看題目要求往往不知如何下手，更不要談下一步的設(shè)計(jì)過程。但倘若聯(lián)系實(shí)際生活中銀行貸款這一現(xiàn)象，再來看問題時(shí)，一切開始顯得清晰，再加上老師的指點(diǎn)，便可以把自己究竟該作何工作搞清楚。這也給我一啟示，我們要解決的諸多問題都源自生活，若要解決它，聯(lián)系實(shí)際是個(gè)很不錯(cuò)的選擇。明白了需求，下一個(gè)難點(diǎn)是如何通過軟件實(shí)現(xiàn)。我所做