模擬銀行家算法

課程設(shè)計任務(wù)書

設(shè)計題目：編程序模擬銀行家算法

設(shè)計目的

1、銀行家算法是避免死鎖的一種重要方法，本實驗要求用高級語言編寫和調(diào)試一個簡單的銀行家算法程序。加深了解有關(guān)資源申請、避免死鎖等概念，并體會和了解死鎖和避免死鎖的具體實施方法。

2、提高學(xué)生的程序設(shè)計能力、 提高算法設(shè)計質(zhì)量與程序設(shè)計素質(zhì) ;

設(shè)計任務(wù) (在規(guī)定的時間內(nèi)完成下列任務(wù))

思想：將一定數(shù)量的資金供多個用戶周轉(zhuǎn)使用，當用戶對資金的最大申請量不超過現(xiàn)存資金時可接納一個新客戶，客戶可以分期借款，但借款總數(shù)不能超過最大的申請量。銀行家對客戶的借款可以推遲支付，但是能夠使客戶在有限的時間內(nèi)得到借款，客戶得到所有的借款后能在有限的時間內(nèi)歸還。

用銀行家算法分配資源時，測試進程對資源的最大需求量，若現(xiàn)存資源能滿足最大需求就滿足當前進程的申請，否則推遲分配，這樣能夠保證至少有一個進程可以得到所需的全部資源而執(zhí)行到結(jié)束，然后歸還資源，若OS能保證所有進程在有限的時間內(nèi)得到所需資源則稱系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。

1. 需求分析

1.1 課程設(shè)計題目

編程序模擬銀行家算法

1.2 課程設(shè)計目的

1、銀行家算法是避免死鎖的一種重要方法，本實驗要求用高級語言編寫和調(diào)試一個簡單的銀行家算法程序。加深了解有關(guān)資源申請、避免死鎖等概念，并體會和了解死鎖和避免死鎖的具體實施方法。

2、提高自己的程序設(shè)計能力、 提高算法設(shè)計質(zhì)量與程序設(shè)計素質(zhì);

1.3 課程設(shè)計任務(wù)及要求

思想：將一定數(shù)量的資金供多個用戶周轉(zhuǎn)使用，當用戶對資金的最大申請量不超過現(xiàn)存資金時可接納一個新客戶，客戶可以分期借款，但借款總數(shù)不能超過最大的申請量。銀行家對客戶的借款可以推遲支付，但是能夠使客戶在有限的時間內(nèi)得到借款，客戶得到所有的借款后能在有限的時間內(nèi)歸還。

銀行家算法在系統(tǒng)在分配資源時自始自終地做出正確的選擇，這樣可以避免死鎖的發(fā)生。

用銀行家算法分配資源時，測試進程對資源的最大需求量，若現(xiàn)存資源能滿足最大需求就滿足當前進程的申請，否則推遲分配，這樣能夠保證至少有一個進程可以得到所需的全部資源而執(zhí)行到結(jié)束，然后歸還資源，若OS能保證所有進程在有限的時間內(nèi)得到所需資源則稱系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。

1.4 軟硬件運行環(huán)境及開發(fā)工具

1.4.1硬件環(huán)境

PC機一臺，支持WINDOWS XP，和LINUX。

1.4.2軟件環(huán)境

在LINUX下運行，在WINDOWS下用WIN-TC 運行或在Turbo C for Windows下運行。

2. 概要設(shè)計

2.1 程序流程圖

2.2 設(shè)計原理及方法

銀行家算法的設(shè)計思想是：當用戶申請一組資源時，系統(tǒng)必須做出判斷;如果把這些資源分出去，系統(tǒng)是否還處于安全裝他。若是，就可以分出這些資源;否則，該申請暫不能滿足。

實現(xiàn)銀行家算法要有若干數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們用來表示資源分配系統(tǒng)的狀態(tài)。令n表示系統(tǒng)中進程的數(shù)目，m表示資源的分類數(shù)。還需要以下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

1. Available是一個長度為m的向量，它表示每類資源可用的數(shù)量。Available [j]=k，表示rj類資源可用的數(shù)量為k。

2.Max是一個n×m矩陣，它表示每個進程對資源的最大需求。Max [i，j]=k，表示進程pi至多可以申請k個rj類資源單位。

3. Allocation是一個n×m矩陣，它表示當前分給每個進程的資源數(shù)目。Allocation [i，j]=k，表示進程pi當前分到k個rj類資源。

4. Need是一個n×m矩陣，它表示每個進程還缺少多少資源。Need[i，j]=k，表示進程pi尚需k個rj類資源才能完成其任務(wù)。顯然Need[i，j]= Max [i，j]- Allocation [i，j]。

這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小和數(shù)值隨時間推移而改變。

系統(tǒng)所執(zhí)行的安全性算法描述如下：

1.設(shè)置2個向量：工作向量Work：它表示系統(tǒng)可提供給進程繼續(xù)運行所需的各類資源數(shù)目，它含有m個元素，在執(zhí)行安全算法開始時，Work = Available。

Finish[i] ：它表示系統(tǒng)是否有足夠的資源分配給進程，使之完成運行。開始時先做Finish[i]=true。

2.從進程集合中找到一個滿足下述條件的進程：Finish[i]=flase;Need[i,j]≤Work[j];若找到，則執(zhí)行步驟3，否則，執(zhí)行步驟4。

3.當進程pi獲得資源后，可順利執(zhí)行，直至完成，并釋放分配給它的資源。

4.如果所有進程的Finish[i]=true都滿足。則表示系統(tǒng)處于安全狀態(tài);否則，系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)。

3. 詳細設(shè)計

3.1 程序源代碼

#include "string.h"

#include

#include

#define M 5

#define N 3

#define FALSE 0

#define TRUE 1

/*M個進程對N類資源最大資源需求量*/

int MAX[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};

/*系統(tǒng)可用資源數(shù)*/

int AVAILABLE[N]={10,5,7};

/*M個進程對N類資源最大資源需求量*/

int ALLOCATION[M][N]={{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}};

/*M個進程已經(jīng)得到N類資源的資源量 */

int NEED[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};

/*M個進程還需要N類資源的資源量*/

int Request[N]={0,0,0};

void main()

{

int i=0,j=0;

char flag=Y;

void showdata();

void changdata(int);

void rstordata(int);

int chkerr(int);

showdata();

while(flag==Y||flag==y)

{

i=-1;

while(i<0||i>=M)

{

printf("請輸入需申請資源的進程號(從0到");

printf("%d",M-1);

printf("，否則重輸入!):");

scanf("%d",&i);

if(i<0||i>=M)printf("輸入的進程號不存在，重新輸入! ");

}

printf("請輸入進程");

printf("%d",i);

printf("申請的資源數(shù) ");

for (j=0;j

{

printf("資源");

printf("%d",j);

printf(":");

scanf("%d",&Request[j]);

if(Request[j]>NEED[i][j])

{

printf("進程");

printf("%d",i);

printf("申請的資源數(shù)大于進程");

printf("%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! ");

flag=N;

break;

}

else

{

if(Request[j]>AVAILABLE[j])

{

printf("進程");

printf("%d",i);

printf("申請的資源數(shù)大于系統(tǒng)可用");

printf("%d",j);

printf("類資源的資源量!申請不合理，出錯!請重新選擇! ");

flag=N;

break;

}

}

}

if(flag==Y||flag==y)

{

changdata(i);

if(chkerr(i))

{

rstordata(i);

showdata();

}

else

showdata();

}

else

showdata();

printf(" ");

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);

}

}

void showdata()

{

int i,j;

printf("系統(tǒng)可用的資源數(shù)為: ");

printf(" ");

for (j=0;j

printf(" 資源");

printf("%d",j);

printf(":");

printf("%d",AVAILABLE[j]);

printf(" ");

printf("各進程還需要的資源量: ");

for (i=0;i

{

printf(" 進程");

printf("%d",i);

printf(":");

for (j=0;j

printf("資源");

printf("%d",j);

printf(":");

printf("%d",NEED[i][j]);

/*printf(" ");*/

}

printf(" ");

}

printf("各進程已經(jīng)得到的資源量: ");

for (i=0;i

{

printf(" 進程");

printf("%d",i);

for (j=0;j

printf("資源");

printf("%d",j);

printf(":");

printf("%d",ALLOCATION[i][j]);

}

printf(" ");

}

}

void changdata(int k)

{

int j;

for (j=0;j

{

AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]-Request[j];

ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]+Request[j];

NEED[k][j]=NEED[k][j]-Request[j];

}

};

void rstordata(int k)

{

int j;

for (j=0;j

{

AVAILABLE[j]=AVAILABLE[j]+Request[j];

ALLOCATION[k][j]=ALLOCATION[k][j]-Request[j];

NEED[k][j]=NEED[k][j]+Request[j];

}

};

int chkerr(int s)

{

int WORK,FINISH[M],temp[M];

int i,j,k=0;

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