计算机操作系统实验2银行家算法
实验2 银行家算法（2学时）
一、实验目的
理解银行家算法，掌握进程安全性检查的方法及资源分配的方法。
二、实验内容
编写程序实现银行家算法，并验证程序的正确性。
三、实验要求
编制模拟银行家算法的程序，并以下面给出的例子验证所编写的程序的正确性。
例子：某系统有A、B、C、D 4类资源共5个进程（P0、P1、P2、P3、P4）共享，各进程对资源的需求和分配情况如下表所示。
已占资源最大需求数进程
A B C D A B C D
P0 0 0 1 2 0 0 1 2
P1 1 0 0 0 1 7 5 0
P2 1 3 5 4 2 3 5 6
P3 0 6 3 2 0 6 5 2
P4 0 0 1 4 0 6 5 6
现在系统中A、B、C、D 4类资源分别还剩1、5、2、0个，请按银行家算法回答下列问题：
（1）现在系统是否处于安全状态？
（2）如果现在进程P1提出需求（0、4、2、0）个资源的请求，系
统能否满足它的请求？
程序代码（java）
package wcm2;
public class BankerAlgorithm
{
int[][] phave={{0,0,1,2},{1,0,0,0},{1,3,5,4},{0,6,3,2},{0,0,1,4}};
int[][] pneed={{0,0,1,2},{1,7,5,0},{2,3,5,6},{0,6,5,2},{0,6,5,6}};
int[] work={1,5,2,0};
int[] self=new int[5];
public void ehange(int p,int a,int b,int c,int d)
{
System.out.println("假如把资源："+a+b+c+d+" 给进程p"+p);
int[] m={a,b,c,d};
for(int i=0;i { if(m[i]<=work[i]) { phave[p][i]=m[i]+phave[p][i]; work[i]=work[i]-m[i]; } else { char ch=(char)('A'+i); System.out.println("资源"+ch+"不够！"); } } if(this.safety()) { System.out.println("可以把资源给p"+p); this.showInfoSelf(); } else { System.out.print("该状态是非安全态，"); System.out.println("不可以把资源给p"+p); } this.back(p, m); } public boolean safety() //5个进程是否都在安全态下 { boolean b=false; int count=0; boolean[] bool={true,true,true,true,true}; this.showWork1(); for(int k=0;k<5;k++) { for(int i=0;i<5;i++) { if(bool[i]==true) { if(https://www.wendangku.net/doc/021863807.html,pare(i)) { bool[i]=false; this.self[count]=i; //this.showWork2(count); 按进程名显示 this.showWork2(i); //按安全序列显示 count++; } } } } if(count==5) { b=true; } this.backWork(); //恢复被改变的woek return b; } public boolean compare(int p) //改变p进程能运行完后的Work值{ boolean bool=false; int count=0; for(int i=0;i<4;i++) { if(pneed[p][i]-phave[p][i]<=work[i]) { count++; } } if(count==4) { bool=true; this.chengeWork(p); } return bool; } public void chengeWork(int p) //改变Work值 { for(int i=0;i<4;i++) { work[i]=work[i]+phave[p][i]; } } public void showWork1() //打印 { System.out.println("进程"+" 已占资源"+" 最大需求数"+" W O R K "); System.out.println(" "+" ABCD "+" ABCD "+" A B C D"); } public void showWork2(int i) //打印 { System.out.print("p"+i+" "); for(int j=0;j<4;j++) { System.out.print(phave[i][j]); } System.out.print(" "); for(int j=0;j<4;j++) { System.out.print(pneed[i][j]); } System.out.print(" "); for(int j=0;j<4;j++) { if(work[j]<10) { System.out.print(" "+work[j]+" "); } else { System.out.print(" "+work[j]); } } System.out.println(); } public void showInfoSelf() { System.out.print("安全序列为："); for(int i=0;i<5;i++) { System.out.print(this.self[i]); } System.out.println(); } public void back(int p,int[] m)// 把资源还给work { for(int i=0;i { if(m[i]<=work[i]) { phave[p][i]=phave[p][i]-m[i]; } } this.backWork(); } public void backWork() { work[0]=1; work[1]=5; work[2]=2; work[3]=0; } } package wcm2; public class Test { public static void main(String[] args) { BankerAlgorithm BA=new BankerAlgorithm(); if(BA.safety()==true) { System.out.println("该状态是安全态"); BA.showInfoSelf(); } else { System.out.println("该状态是非安全态"); } System.out.println(); BA.ehange(1, 0, 4, 2, 0); //进程，ABCD } } 操作系统 (实验报告) 银行家算法姓名：***** 学号：***** 专业班级：***** 学验日期：2011/11/22 指导老师：*** 一、实验名称： 利用银行家算法避免死锁 二、实验内容： 需要利用到银行家算法，来模拟避免死锁：设计M个进程共享N类资源，M个进程可以动态的申请资源，并可以判断系统的安全性，进行打印出，相应的安全序列和分配表，以及最后可用的各资源的数量。 三、实验目的： 银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法，在避免死锁的方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。 为实现银行家算法，系统必须设置若干数据结构，所以通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁，产生死锁的必要条件，安全状态等重要的概念，并掌握避免死锁的具体实施方法。 四、实验过程 1.基本思想： 我们可以把操作系统看成是银行家，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，当进程申请到资源时，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，若没有超过再测试系统现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。 安全状态就是如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序列P1……则系统处于安全状态。安全状态是没有死锁发生。而不安全状态则是不存在这样一个安全序列，从而一定会导致死锁。 2.主要数据结构： (1)可利用资源向量Available.这是一个含有m个元素的数组，其中的每一个 元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类的资源的分配和回收而动态地改变，如果Available[j]=K,则表示系统中现有Rj类资源K个。 (2)最大需求矩阵Max.这是一个n*m的矩阵，定义了系统中n 个进程中的每 一个进程对m类资源的最大需求。如果Max[i,j]=K,则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K. (3)分配矩阵Allocation.这也是一个n*m的矩阵，它定义了系统中每一类资源 昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （2011 —2012 学年第二学期） 一、实验目的和要求 银行家算法是避免死锁的一种重要方法，本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的银行家算法程序。加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 二、实验内容 1．设计进程对各类资源最大申请表示及初值确定。 2．设定系统提供资源初始状况。 3．设定每次某个进程对各类资源的申请表示。 4．编制程序，依据银行家算法，决定其申请是否得到满足。 三、实验说明 1．数据结构 假设有M个进程N类资源，则有如下数据结构： MAX[M*N] M个进程对N类资源的最大需求量 AVAILABLE[N] 系统可用资源数 ALLOCATION[M*N] M个进程已经得到N类资源的资源量 NEED[M*N] M个进程还需要N类资源的资源量 2．银行家算法 设进程I提出请求Request[N]，则银行家算法按如下规则进行判断。 (1)如果Request[N]<=NEED[I，N]，则转(2)；否则，出错。 (2)如果Request[N]<=AVAILABLE，则转(3)；否则，出错。 (3)系统试探分配资源，修改相关数据： AVAILABLE=AVAILABLE-REQUEST ALLOCATION=ALLOCATION+REQUEST NEED=NEED-REQUEST (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。 3．安全性检查 (1)设置两个工作向量WORK=AVAILABLE；FINISH[M]=FALSE (2)从进程集合中找到一个满足下述条件的进程， FINISH[i]=FALSE NEED<=WORK 如找到，执行(3)；否则，执行(4) (3)设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。 WORK=WORK+ALLOCATION FINISH=TRUE GO TO 2 (4)如所有的进程Finish[M]=true，则表示安全；否则系统不安全。 四、程序流程图 初始化算法流程图： 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 用银行家算法和随机算法实现资源分配 一、需求分析 为了了解系统的资源分配情况，假定系统的任何一种资源在任一时刻只能被一个进程使 用。任何进程已经占用的资源只能由进程自己释放，而不能由其他进程抢占。当进程申请的 资源不能满足时，必须等待。因此，只要资源分配算法能保证进程的资源请求，且不出现循 环等待，则系统不会出现死锁。 要求编写系统进行资源调度的程序。一个是随机动态地进行资源分配的模拟程序，即只 要系统当前剩余资源满足进程的当前请求，就立即将资源分配给进程，以观察死锁产生情况； 一个是采用银行家算法，有效地避免死锁的产生。 二、概要设计 1、系统的主要功能 采用银行家算法，有效地避免死锁的产生。 2、运行环境要求 WINDOWS VC 3、实验内容概述 模拟进程的资源分配算法，了解死锁的产生和避免的方法。 三、详细设计 要求 （1）设计3~4个并发进程，共享系统的10个同类不可抢占的资源。各进程动态进行资源 的申请和释放。 （2）用银行家算法和随机算法分别设计一个资源分配程序，运行这两个程序，观察系统 运行情况，并对系统运行的每一步情况进行显示。 提示 次申请的资源序列。把各进程已占用和需求 资源情况记录在进程控制块中。假定进程控 制块的格式如图所示，其中进程的状态有： 就绪、等待和完成。当系统不能满足进程的 资源请求时，进程处于等待态。资源需求总 量表示进程运行过程中队资源的总的需求 量。 已占资源量表示进程目前已经得到但还未归还的资源量。因此，进程在以后还需要的剩余资 源量等于资源需求总量减去已占资源量。显然每个进程的资源需求总量不应超过系统拥有的 资源总量。 （2）银行家算法分配资源的原则是：当某个进程提出资源请求时，假定先分配资源给它， 然后查找各进程的剩余请求，检查系统的剩余资源量是否由于进程的分配而导致系统死锁。 若能，则让进程等待，否则，让进程的假分配变为真分配。 ①查找各进程的剩余请求，检查系统的剩余资源量是否能满足其中一进程。如果能，则转② ②将资源分配给所选的进程，这样，该进程已获得资源量最大请求，最终能运行完。标记这 个进程为终止进程，并将其占有的全部资源归还给系统。 重复第①步和第②步，直到所有进程都标记为终止进程，或直到一个死锁发生。若所有进程都标记为终止进程，则梯田的初始状态是安全的，否则为不安全的。若安全，则正式将资源分配给它，否则，假定的分配作废，让其等待。 ③由于银行家算法可以避免死锁，为了观察死锁现象的发生，要求采用两个算法：银行家算 #include "stdio.h" #include 淮海工学院计算机工程学院实验报告书 课程名：《操作系统原理》 题目：银行家算法 班级： 学号： 姓名： 一、实验目的 银行家算法是操作系统中避免死锁的典型算法，本实验可以加深对银行家算法的步骤和相关数据结构用法的更好理解。 实验环境 Turbo C 2.0/3.0或VC++6.0 实验学时 4学时，必做实验。 二、实验内容 用C语言编写一个简单的银行家算法模拟程序，用银行家算法实现资源分配。程序能模拟多个进程共享多种资源的情形。进程可动态地申请资源，系统按各进程的申请动态地分配资源。要求程序具有显示和打印各进程的某一时刻的资源分配表和安全序列；显示和打印各进程依次要求申请的资源数量以及为某进程分配资源后的有关资源数据的情况。 三、实验说明 实验中进程的数量、资源的种类以及每种资源的总量Total[j]最好允许动态指定。初始时每个进程运行过程中的最大资源需求量Max[i,j]和系统已分配给该进程的资源量Allocation[i,j]均为已知（这些数值可以在程序运行时动态输入），而算法中其他数据结构的值（包括Need[i,j]、Available[j]）则需要由程序根据已知量的值计算产生。 四、实验步骤 1、理解本实验中关于两种调度算法的说明。 2、根据调度算法的说明，画出相应的程序流程图。 3、按照程序流程图，用C语言编程并实现。 五、分析与思考 1．要找出某一状态下所有可能的安全序列，程序该如何实现？ 答：要找出这个状态下的所有可能的安全序列，前提是要是使这个系统先处于安全状态，而系统的状态可通过以下来描述： 进程剩余申请数=最大申请数-占有数；可分配资源数=总数-占有数之和； 通过这个描述来算出系统是否安全，从而找出所有的安全序列。 2．银行家算法的局限性有哪些？ 实验四银行家算法 一、实验目的 1．理解死锁避免相关内容； 2．掌握银行家算法主要流程； 3．掌握安全性检查流程。 操作系统中的死锁避免部分的理论进行实验。要求实验者设计一个程序，该程序可对每一次资源申请采用银行家算法进行分配。 二、实验设备 PC机、windows 操作系统、VC++6.0 三、实验要求 本实验要求3学时完成。 1．设计多个资源（≥3）； 2．设计多个进程（≥3）； 3．设计银行家算法相关的数据结构； 4．动态进行资源申请、分配、安全性检测并给出分配结果。 5．撰写实验报告，并在实验报告中画出银行家算法和和安全性检查算法流程图。 四、预备知识 死锁避免定义：在系统运行过程中，对进程发出的每一个资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源：若分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配。 由于在避免死锁的策略中，允许进程动态地申请资源。因而，系统在进行资源分配之前预先计算资源分配的安全性。若此次分配不会导致系统进入不安全状态，则将资源分配给进程；否则，进程等待。其中最具有代表性的避免死锁算法是银行家算法。 1 系统安全状态 1）安全状态 所谓系统是安全的，是指系统中的所有进程能够按照某一种次序分配资源，并且依次地运行完毕，这种进程序列{ P1 ，P2 …Pn}就是安全序列。如果存在 这样一个安全序列，则系统是安全的。 并非所有的不安全状态都会转为死锁状态，但当系统进入不安全状态后，便有可能进入死锁状态；反之，只要系统处于安全状态，系统便可避免进入死锁状态。所以避免死锁的实质：系统在进行资源分配时，如何使系统不进入不安全状态。 2）安全状态之例 假设系统有三个进程，共有12台磁带机。各进程的最大需求和T0时刻已分配情况如下表： 答：T0时刻是安全的，因为存在安全序列：P2 →P1→ P3 不安全序列：P1→… P3→… P2→P3→P1 3）由安全状态向不安全状态的转换 如果不按照安全序列分配资源，则系统可能会由安全状态进入不安全状态。例如，在T0时刻以后，P3又请求1台磁带机，若此时系统把剩余3台中的1台分配给P3，则系统便进入不安全状态。因为，此时也无法再找到一个安全序列，例如，把其余的2台分配给P2，这样，在P2完成后只能释放出4台，既不能满足P1尚需5台的要求，也不能满足P3尚需6台的要求，致使它们都无法推进到完成，彼此都在等待对方释放资源，即陷入僵局，结果导致死锁。 2 利用银行家算法避免死锁 1）银行家算法中的数据结构 ①可利用资源向量Available。 这是一个含有m个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该 《计算机操作系统》 实验指导书 （适合于计算机科学与技术专业） 湖南工业大学计算机与通信学院 二O一四年十月 前言 计算机操作系统是计算机科学与技术专业的主要专业基础课程，其实践性、应用性很强。实践教学环节是必不可少的一个重要环节。计算机操作系统的实验目的是加深对理论教学内容的理解和掌握，使学生较系统地掌握操作系统的基本原理，加深对操作系统基本方法的理解，加深对课堂知识的理解，为学生综合运用所学知识，在Linux环境下调用一些常用的函数编写功能较简单的程序来实现操作系统的基本方法、并在实践应用方面打下一定基础。要求学生在实验指导教师的帮助下自行完成各个操作环节，并能实现且达到举一反三的目的，完成一个实验解决一类问题。要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用其分析、设计和解答类似问题；对此能够较好地理解和掌握，并且能够进行简单分析和判断；能够熟练使用Linux用户界面；掌握操作系统中进程的概念和控制方法；了解进程的并发，进程之间的通信方式，了解虚拟存储管理的基本思想。同时培养学生进行分析问题、解决问题的能力；培养学生完成实验分析、实验方法、实验操作与测试、实验过程的观察、理解和归纳能力。 为了收到良好的实验效果，编写了这本实验指导书。在指导书中，每一个实验均按照该课程实验大纲的要求编写，力求紧扣理论知识点、突出设计方法、明确设计思路，通过多种形式完成实验任务，最终引导学生有目的、有方向地完成实验任务，得出实验结果。任课教师在实验前对实验任务进行一定的分析和讲解，要求学生按照每一个实验的具体要求提前完成准备工作，如：查找资料、设计程序、完成程序、写出预习报告等，做到有准备地上机。进行实验时，指导教师应检查学生的预习情况，并对调试过程给予积极指导。实验完毕后，学生应根据实验数据及结果，完成实验报告，由学习委员统一收齐后交指导教师审阅评定。 实验成绩考核： 实验成绩占计算机操作系统课程总评成绩的20%。指导教师每次实验对学生进行出勤考核，对实验效果作记录，并及时批改实验报告，综合评定每一次的实验成绩，在学期终了以平均成绩作为该生的实验成绩。有以下情形之一者，实验成绩为不及格： 1.迟到、早退、无故缺勤总共3次及以上者； 2.未按时完成实验达3次及以上者； 3.缺交实验报告2次及以上者。 《银行家算法的模拟实现》 --实验报告 题目: 银行家算法的模拟实现 专业: 班级: 组员: 指导老师: 一、实验目的 死锁会引起计算机工作僵死，因此操作系统中必须防止。本实验的目的在于让学生独立的使用高级语言编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，了解死锁产生的条件和原因，并采用银行家算法有效地防止死锁的发生，以加深对课堂上所讲授的知识的理解。 二、实验内容 模拟实现银行家算法实现死锁避免。要求：初始数据（如系统在T0时刻的资源分配情况、每一种资源的总数量）从文本文件读入，文件中给出最大需求矩阵Max、分配矩阵Allocation，在程序中求得需求矩阵Need和可利用资源向量Available。 三、实验分析过程 1、整个银行家算法的思路。 先对用户提出的请求进行合法性检查，再进行预分配，利用安全性检查算法进行安全性检查。 1)进程一开始向系统提出最大需求量. 2)进程每次提出新的需求(分期贷款)都统计是否超出它事先提出的最大需求量. 3)若正常,则判断该进程所需剩余剩余量(包括本次申请)是否超出系统所掌握的 剩余资源量,若不超出,则分配,否则等待 2、算法用到的主要数据结构和C语言说明。 （1）、可利用资源向量INT A V AILABLE[M] M为资源的类型。 （2）、最大需求矩阵INT MAX[N][M] N为进程的数量。 （3）、已分配矩阵INT ALLOCA TION[N][M] （4）、还需求矩阵INT NEED[N][N] （5）、申请各类资源数量int Request[x]; // （6）、工作向量int Work[x]; （7）、int Finish[y]; //表示系统是否有足够的资源分配给进程，0为否，非0为是 3、银行家算法（主程序） （1）、系统初始化。输入进程数量，资源种类，各进程已分配、还需求各资源数量，各资源可用数量等 （2）、输入用户的请求三元组（I，J，K），为进程I申请K个J类资源。 （3）、检查用户的请求是否小于还需求的数量，条件是K<=NEED[I,J]。如果条件不符则提示重新输入，即不允许索取大于需求量 （4）、检查用户的请求是否小于系统中的可利用资源数量，条件是K<=A V ALIABLE[I,J]。 如果条件不符则申请失败，阻塞该进程，重新进行进程动态资源申请（使用goto语句） （5）、进行资源的预分配，语句如下： A V ALIBLE[I][J]= A V ALIBLE[I][J]-K； ALLOCATION[I][J]= ALLOCATION[I][J]+K； NEED[I][J]=NEED[I][J]-K； 实验三进程与线程 问题： 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位，具有动态性、并发性、独立性、异步性和交互性。然而程序是静态的，并且进程与程序的组成不同，进程＝程序＋数据＋PCB，进程的存在是暂时的，程序的存在是永久的；一个程序可以对应多个进程，一个进程可以包含多个程序。当操作系统引入线程的概念后，进程是操作系统独立分配资源的单位，线程成为系统调度的单位，与同一个进程中的其他线程共享程序空间。 本次实验主要的目的是： （1）理解进程的独立空间； （2）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； （3）进一步认识并发执行的实质； （4）了解红帽子（Linux）系统中进程通信的基本原理。 （5）理解线程的相关概念。 要求： 1、请查阅资料，掌握进程的概念，同时掌握进程创建和构造的相关知识和线程创建和 构造的相关知识，了解C语言程序编写的相关知识； （1）进程： 进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。进程的概念主要有两点：第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内 存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时（操作系统执行之），它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。 （2）进程的创建和构造: 进程简单来说就是在操作系统中运行的程序，它是操作系统资源管理的最小单位。但是进程是一个动态的实体，它是程序的一次执行过程。进程和程序的区别在于：进程是动态的，程序是静态的，进程是运行中的程序，而程序是一些保存在硬盘上的可执行代码。新的进程通过克隆旧的程序（当前进程）而建立。fork() 和clone()（对于线程）系统调用可用来建立新的进程。 （3）线程的创建和构造： 线程也称做轻量级进程。就像进程一样，线程在程序中是独立的、并发的执行路径，每个线程有它自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量。但是，与独立的进程相比，进程中的线程之间的独立程度要小。它们共享内存、文件句柄和其他每个进程应有的状态。 线程的出现也并不是为了取代进程，而是对进程的功能作了扩展。进程可以支持多个线程，它们看似同时执行，但相互之间并不同步。一个进程中的多个线程共享相同的内存地址空间，这就意味着它们可以访问相同的变量和对象，而且它们从同一堆中分配对象。尽管这让线程之间共享信息变得更容易，但你必须小心，确保它们不会妨碍同一进程里的其他线程。 线程与进程相似，是一段完成某个特定功能的代码，是程序中单个顺序的流控制，但与进程不同的是，同类的多个线程是共享同一块内存空间和一组系统资源的，而线程本身的数据通常只有微处理器的寄存器数据，以及一个供程序执行时使用的堆栈。所以系统在产生一个线程，或者在各个线程之间切换时，负担要比进程小得多，正因如此，线程也被称为轻型进程（light-weight process）。一个进程中可以包含多个线程。 2、理解进程的独立空间的实验内容及步骤 课程设计报告课程设计名称共享资源分配与银行家算法 系（部） 专业班级 姓名 学号 指导教师 年月日 目录 一、课程设计目的和意义 (3) 二、方案设计及开发过程 (3) 1.课题设计背景 (3) 2.算法描述 (3) 3.数据结构 (4) 4.主要函数说明 (4) 5.算法流程图 (5) 三、调试记录与分析 四、运行结果及说明 (6) 1．执行结果 (6) 2．结果分析 (7) 五、课程设计总结 (8) 一、程设计目的和意义 计算机科学与技术专业学生学习完《计算机操作系统》课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深催操作系统基础理论和基本知识的理解，加强学生的动手能力.银行家算法是避免死锁的一种重要方法。通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法 二、方案设计及开发过程 1.课题设计背景 银行家算法又称“资源分配拒绝”法，其基本思想是，系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统受到进程的请求后试探性的把资源分配给他，现在系统将剩下的资源和进程集合中其他进程还需要的资源数做比较，找出剩余资源能满足最大需求量的进程，从而保证进程运行完成后还回全部资源。这时系统将该进程从进程集合中将其清除。此时系统中的资源就更多了。反复执行上面的步骤，最后检查进程的集合为空时就表明本次申请可行，系统处于安全状态，可以实施本次分配，否则，只要进程集合非空，系统便处于不安全状态，本次不能分配给他。请进程等待 2.算法描述 1）如果Request[i] 是进程Pi的请求向量，如果Request[i，j]=K,表示进程Pi 需要K个Rj类型的资源。当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查： 如果Requesti[j]<= Need[i,j]，便转向步骤2；否则认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。 2）如果Requesti[j]<=Available[j],便转向步骤3，否则，表示尚无足够资源，进程Pi须等待。 3）系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值： Available[j]:=Available[j]-Requesti[j]; Allocation[i,j]:=Allocation[i,j]+Requesti[j]; Need[i,j]:=Need[i,j]-Requesti[j]; 计算机操作系统实验报告 一、实验名称：银行家算法 二、实验目的：银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简 单的银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 三、问题分析与设计： 1、算法思路：先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是 否大于需要的，是否大于可利用的。若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。若安全，则分配；若不安 全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，拒绝申请。 2、银行家算法步骤：（1）如果Requesti＜or =Need,则转向步骤(2)； 否则，认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。 （2）如果Request＜or=Available,则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等待。 （3）系统试探把要求的资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构中的 数值： Available=Available-Request[i]; Allocation=Allocation+Request; Need=Need-Request; (4)系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状 态。 3、安全性算法步骤： （1）设置两个向量 ①工作向量Work。它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，Work=Allocation; ②布尔向量Finish。它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成，开始时先做Finish[i]=false，当有足够资源分配给进程时，令 Finish[i]=true。 （2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程： ①Finish[i]=false ②Need 操作系统课程设计报告课程名称：银行家算法 姓名：刘成启 学号：20101221149 班级：计算机1008班 指导老师：袁宁 共享资源分配与银行家算法 一、实验目的 [问题描述] 本题主要内容是模拟实现资源分配。银行家算法是避免死锁的一种重要方法，本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的银行家算法程序。加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 通过对这个算法的设计,让学生能够对书本知识有更深的理解,在操作和其它方面有更高的提升。 二、实验内容 [基本要求]具体用银行家算法实现资源分配。要求如下： (1) 设计一个3个并发进程共享3类不同资源的系统，进程可动态地申请资源和释放资源，系统按各进程的申请动态地分配资源。 (2) 设计用银行家算法，实现资源分配，应具有显示或打印各进程依次要求申请的资源数以及依次分配资源的情况。 (3) 确定一组各进程依次申请资源数的序列，输出运行结果。 [方案设计及开发过程] 1银行家分配算法，顾名思义是来源于银行的借贷业务，一定数量的本金要应多个客户的借贷周转，为了防止银行加资金无法周转而倒闭，对每一笔贷款，必须考察其是否能限期归还。在操作系统中研究资源分配策略时也有类似问题，系统中有限的资源要供多个进程使用，必须保证得到的资源的进程能在有限的时间内归还资源，以供其他进程使用资源。如果资源分配不得到就会发生进程循环等待资源，每个进程都无法继续执行下去的死锁现象。 把个进程需要和已占有资源的情况记录在进程控制中，假定进程控制块PCB其中“状态”有就绪态、等待态和完成态。当进程在处于等待态时，表示系统不能满足该进程当前的资源申请。“资源需求总量”表示进程在整个执行过程中总共要申请的资源量。显然，每个进程的资源需求总量不能超过系统拥有的资源总数, 银行算法进行资源分配可以避免死锁. 2.算法描述 银行家算法: 设进程I提出请求Request[N]，则银行家算法按如下规则进行判断。 (1)如果Request[N]<=NEED[I，N]，则转(2)；否则，出错。 (2)如果Request[N]<=A V AILABLE，则转(3)；否则，出错。 (3)系统试探分配资源，修改相关数据： A V AILABLE=A V AILABLE-REQUEST ALLOCATION=ALLOCATION+REQUEST NEED=NEED-REQUEST (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。 3．安全性检查 操作系统实验报告 学院：计算机与通信工程学院 专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 成绩： 2014年 1 月 1 日 实验一线程的状态和转换（5分） 1 实验目的和要求 目的：熟悉线程的状态及其转换，理解线程状态转换与线程调度的关系。 要求： （1）跟踪调试EOS线程在各种状态间的转换过程，分析EOS中线程状态及其转换的相关源代码； （2）修改EOS的源代码，为线程增加挂起状态。 2 完成的实验内容 2.1 EOS线程状态转换过程的跟踪与源代码分析 （分析EOS中线程状态及其转换的核心源代码，说明EOS定义的线程状态以及状态转换的实现方法；给出在本部分实验过程中完成的主要工作，包括调试、跟踪与思考等） 1.EOS 准备了一个控制台命令“loop ”，这个命令的命令函数是 ke/sysproc.c 文件中的ConsoleCmdLoop 函数（第797行，在此函数中使用 LoopThreadFunction 函数（第755 行）创建了一个优先级为 8 的线程（后面简称为“loop 线程”），该线程会在控制台中不停的（死循环）输出该线程的ID和执行计数，执行计数会不停的增长以表示该线程在不停的运行。loop命令执行的效果可以参见下图： 2. 线程由阻塞状态进入就绪状态 （1）在虚拟机窗口中按下一次空格键。 （2）此时EOS会在PspUnwaitThread函数中的断点处中断。在“调试”菜单中选择“快速监视”，在快速监视对话框的表达式编辑框中输入表达式“*Thread”，然后点击“重新计算”按钮，即可查看线程控制块（TCB）中的信息。其中State域的值为3（Waiting），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明这个线程还处于阻塞状态，并在某个同步对象的等待队列中；StartAddr域的值为IopConsoleDispatchThread，说明这个线程就是控制台派遣线程。 （3）关闭快速监视对话框，激活“调用堆栈”窗口。根据当前的调用堆栈，可以看到是由键盘中断服务程序（KdbIsr）进入的。当按下空格键后，就会发生键盘中断，从而触发键盘中断服务程序。在该服务程序的最后中会唤醒控制台派遣线程，将键盘事件派遣到活动的控制台。 （4）在“调用堆栈”窗口中双击PspWakeThread函数对应的堆栈项。可以看到在此函数中连续调用了PspUnwaitThread函数和PspReadyThread函数，从而使处于阻塞状态的控制台派遣线程进入就绪状态。 （5）在“调用堆栈”窗口中双击PspUnwaitThread函数对应的堆栈项，先来看看此函数是如何改变线程状态的。按F10单步调试直到此函数的最后，然后再从快速监视对 实验三银行家算法 一、实验内容简要描述 1．实验目标： 加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 要求编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用银行家算法，有效的防止和避免死锁的发生。 2．实验要求： 银行家算法是避免死锁的一种重要方法，本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的银行家算法程序。 用银行家算法实现资源分配。 设计五个进程{p0,p1,p2,p3,p4}共享三类资源{A,B,C}的系统，例如，{A,B,C}的资源数量分别为10，5，7。进程可动态地申请资源和释放资源，系统按进程的申请动态地分配资源，要求程序具有显示和打印各进程的某一个时刻的资源分配表和安全序列；显示和打印各进程依次要求申请的资源号以及为某进程分配资源后的有关资源数据。 二、报告主要内容 1．设计思路 A、设计进程对各在资源最大申请表示及初值确定。 B、设定系统提供资源初始状态。 C、设定每次某个进程对各类资源的申请表示。 D、编制程序，依据银行家算法，决定其申请是否得到满足。 2．主要数据结构 假设有M个进程N类资源，则有如下数据结构： MAX[M*N] M个进程对N类资源的最大需求量 AVAILABLE[N] 系统可用资源数 ALLOCATION[M*N] M个进程已经得到N类资源的资源量 NEED[M*N] M个进程还需要N类资源的资源量 银行家算法： 设进程I提出请求Request[N]，则银行家算法按如下规则进行判断。 (1)如果Request[N]<=NEED[I，N]，则转(2)；否则，出错。 (2)如果Request[N]<=AVAILABLE，则转(3)；否则，出错。 (3)系统试探分配资源，修改相关数据： AVAILABLE=AVAILABLE-REQUEST ALLOCATION=ALLOCATION+REQUEST NEED=NEED-REQUEST (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。 安全性检查： 湖南文理学院实验报告 课程名称实验三实验名称银行家算法成绩 学生姓名刘照专业班级网工15102 学号201517030216 同组者姓名实验日期2017-05-05 一、实验目的 死锁会引起计算机工作僵死，因此操作系统中必须防止。本实验的目的在于使用高级语言编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，了解死锁产生的条件和原因，并采用银行家算法有效地防止死锁的发生，以加深对课堂上所讲授的知识的理解。 二、实验要求 设计有n个进程共享m个系统资源的系统，进程可动态的申请和释放资源，系统按各进程的申请动态的分配资源。 系统能显示各个进程申请和释放资源，以及系统动态分配资源的过程，便于用户观察和分析； 三、数据结构 1．可利用资源向量Available ，它是一个含有m个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源的数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源数目。其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。如果Available （j）=k，标是系统中现有Rj类资源k个。 2．最大需求矩阵Max，这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果Max（i，j）=k，表示进程i需要Rj类资源的最大数目为k。 3．分配矩阵Allocation，这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中的每类资源当前一分配到每一个进程的资源数。如果Allocation（i，j）=k，表示进程i当前已经分到Rj类资源的数目为k。Allocation i表示进程i的分配向量，有矩阵Allocation的第i行构成。 4．需求矩阵Need，这是一个n×m的矩阵，用以表示每个进程还需要的各类资源的数目。如果Need（i，j）=k，表示进程i还需要Rj类资源k个，才能完成其任务。Need i表示进程i的需求向量，由矩阵Need的第i行构成。上述三个矩阵间存在关系：Need（i，j）=Max（i，j）-Allocation（i，j）； 四、银行家算法 Request i是进程Pi 的请求向量。Request i（j）=k表示进程Pi请求分配Rj类资源k个。当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查： 1．如果Request i≤Need，则转向步骤2；否则，认为出错，因为它所请求的资源数已超过它当前的最大需求量。 2．如果Request i≤Available，则转向步骤3；否则，表示系统中尚无足够的资源满足Pi的申请，Pi必须等待。 3．系统试探性地把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：Available = Available - Request i Allocation i= Allocation i+ Request i 操作系统实验报告 1.实验目的及要求 ①了解什么是信号。 ②熟悉LINUX系统中进程之间软中断通信的基本原理。 2.实验环境 VMware Workstation 12 Player 3.实验内容 ①编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程，再用系统调用signal( )让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按ctrl+c 键），当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill( )向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后，分别输出下列信息后终止：Child process 1 is killed by parent! Child process 2 is killed by parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出以下信息后终止： Parent process is killed! ②程序实例 #include int wait_mark; void waiting(); void stop(); void main() { int p1,p2; signal(SIGINT,stop); //signal（）初始位置while((p1=fork())==-1); if(p1>0) { signal(SIGINT,stop); while((p2=fork())==-1); if(p2>0) { signal(SIGINT,stop); wait_mark=1; waiting(); kill(p1,10); kill(p2,12); wait(); wait(); printf("parent process is killed!\n"); exit(0); 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 实验报告 课程名称：操作系统 课程类型：必修 实验项目名称：文件管理 实验题目：设计一个多用户的文件系统 班级：实验学院一班 学号：6040310110 姓名：张元竞 设计成绩报告成绩指导老师 一、实验目的 随着社会信息量的极大增长，要求计算机处理的信息与日俱增，涉及到社会生活的各个方面。因此，文件管理是操作系统的一个非常重要的组成部分。学生应独立用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解，掌握它们的实施方法，加深理解课堂上讲授过的知识。 二、实验要求及实验环境 用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。要求设计一个10个用户的文件系统，每次用户可保存10个文件，一次运行用户可以打开5个文件。系统能够检查打入命令的正确性，出错时能显示出错原因。对文件必须设置保护措施，例如只能执行，允许读等。在每次打开文件时，根据本次打开的要求，在此设置保护级别，即有二级保护。文件的操作至少有Create、delete、open、close、read、write等命令。 所编写的程序应采用二级文件目录，即设置主文件目录和用户文件目录。前者应包含文件主及它们的目录区指针；后者应给出每个文件占有的文件目录，即文件名，保护码，文件长度以及它们存放的位置等。另外为打开文件设置运行文件目录（AFD），在文件打开时应填入打开文件号，本次打开保护码和读写指针等。 三、设计思想（本程序中的用到的所有数据类型的定义，主程序的流程图及各程序模块之间的调用关系） 操作系统课程设计实验报告用C实现银行家算 法 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 操作系统 实 验 报 告 (2) 学院：计算机科学与技术学院 班级：计091 学号：姓名： 时间：2011/12/30 目录 1.实验名称 (3) 2.实验目的 (3) 3.实验内容 (3) 4.实验要求 (3) 5.实验原理 (3) 6.实验环境 (4) 7.实验设计 (4) 数据结构设计 (4) 算法设计 (6) 功能模块设计 (7) 8.实验运行结果 (8) 9.实验心得 (9) 附录：源代码（部分） (9) 一、实验名称： 用C++实现银行家算法 二、实验目的： 通过自己编程来实现银行家算法，进一步理解银行家算法的概念及含义，提高对银行家算法的认识，同时提高自己的动手实践能力。 各种死锁防止方法能够阻止发生死锁，但必然会降低系统的并发性并导致低效的资源利用率。死锁避免却与此相反，通过合适的资源分配算法确保不会出现进程循环等 待链，从而避免死锁。本实验旨在了解死锁产生的条件和原因，并采用银行家算法有效地防止死锁的发生。 三、实验内容： 利用C++,实现银行家算法 四、实验要求： 1.完成银行家算法的设计 2.设计有n个进程共享m个系统资源的系统，进程可动态的申请和释放资源，系统按各进程的申请动态的分配资源。 五、实验原理： 系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统收到进程的资源请求后，先把资源试探性的分配给它。之后，系统将剩下的可用资源和进程集合中的其他进程还需要的资源数作比较，找出剩余资源能够满足的最大需求量的进程，从而保证进程运行完毕并归还全部资源。这时，把这个进程从进程集合中删除，归还其所占用的所有资源，系统的剩余资源则更多，反复执行上述步骤。最后，检查进程集合，若为空则表明本次申请可行，系统处于安全状态，可以真正执行本次分配，否则，本次资源分配暂不实施，让申请资源的进程等待。 银行家算法是一种最有代表性的避免的算法。在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。为实现银行家算法，系统必须设置若干。要解释银行家算法，必须先解释操作系统安全状态和不安全状态。安全序列是指一个进程序列{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剩余资源量与所有进程Pj (j < i )当前占有资源量之和。 xx大学操作系统实验报告 姓名：学号：班级： 实验日期：实验名称：预防进程死锁的银行家算法 实验三预防进程死锁的银行家算法 1．实验目的：通过编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。理解银行家算法的运行原理，进一步掌握预防进程死锁的策略及对系统性能的评价方法。： 2. 需求分析 (1) 输入的形式和输入值的范围； 输入：首先输入系统可供资源种类的数量n 范围：0 （显示系统是否安全） 分配序列： （3）程序所能达到的功能 通过手动输入资源种类数量和各进程的最大需求量、已经申请的资源量，运用银行家算法检测系统是否安全，若安全则给出安全序列，并且当用户继续输入某进程的资源请求时，能够继续判断系统的安全性。 (4) 测试数据，包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。 正确输入 输入参数（已申请资源数）错误 3、概要设计 所有抽象数据类型的定义： int Max[100][100]; //各进程所需各类资源的最大需求int Avaliable[100]; //系统可用资源 char name[100] };//资源的名称 int Allocation[100][100]; //系统已分配资源 int Need[100][100] }; //还需要资源 int Request[100]; //请求资源向量 int temp[100]; //存放安全序列 int Work[100];//存放系统可提供资源 int M=100; //作业的最大数为100 int N=100; //资源的最大数为100 主程序的流程: * 变量初始化；银行家算法实验报告
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