银行家算法实验报告格式.docx
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银行家算法实验报告格式.docx
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银行家算法实验报告格式
2011-2012学年第一学期
计算机操作系统实验报告
专业:
软件工程
班级:
0910XX班
学号:
XXXXXXXX
姓名:
XXX
提交日期:
201X年XX月
实验三银行家算法模拟
【开发语言及实现平台或实验环境】
C++/C#
MicrosoftVisualStudio6.0/MicrosoftVisualStudio.NET2003
【实验目的】
(1)进一步理解利用银行家算法避免死锁的问题;
(2)在了解和掌握银行家算法的基础上,编制银行家算法通用程序,将调试结果显示在计算机屏幕上,再检测和笔算的一致性。
(3)理解和掌握安全序列、安全性算法
【实验要求】
(1)了解和理解死锁;
(2)理解利用银行家算法避免死锁的原理;
(3)会使用某种编程语言。
【实验原理】
一、安全状态
指系统能按照某种顺序如
二、银行家算法
假设在进程并发执行时进程i提出请求j类资源k个后,表示为Requesti[j]=k。
系统按下述步骤进行安全检查:
(1)如果Requesti≤Needi则继续以下检查,否则显示需求申请超出最大需求值的错误。
(2)如果Requesti≤Available则继续以下检查,否则显示系统无足够资源,Pi阻塞等待。
(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];
(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。
若安全,才正式将资源分配给进程Pi,以完成本次分配;否则,将本次的试探分配作废,恢复原来的资源分配状态,让进程Pi等待。
三、安全性算法
(1)设置两个向量:
①工作向量Work:
它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目,它含有m个元素,在执行安全算法开始时,Work∶=Available;
②Finish:
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,再令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[i,j]≤Work[j];若找到,执行步骤(3),否则,执行步骤(4)。
(3)当进程Pi获得资源后,可顺利执行,直至完成,并释放出分配给它的资源,故应执行:
ØWork[j]∶=Work[i]+Allocation[i,j];
ØFinish[i]∶=true;
Øgotostep2;
(4)如果所有进程的Finish[i]=true都满足,则表示系统处于安全状态;否则,系统处于不安全状态。
【实验步骤】
参考实验步骤如下:
(1)参考图1-1所示流程图编写安全性算法。
(2)编写统一的输出格式。
每次提出申请之后输出申请成功与否的结果。
如果成功还需要输出变化前后的各种数据,并且输出安全序列。
(3)参考图1-2所示流程图编写银行家算法。
(4)编写主函数来循环调用银行家算法。
【思考题】
(1)在编程中遇到了哪些问题?
你是如何解决的?
(2)在安全性算法中,为什么不用变量Available,而又定义一个临时变量work?
答:
Available是当前各资源的剩余序列,work将收集满足finished[i]为true归还的各类资源
【模拟代码】
#include
#include
#defineM3//资源的种类数
#defineN5//进程的个数
voidoutput(intiMax[N][M],intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]);//统一的输出格式
boolsafety(intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]);
boolbanker(intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]);
intrequest(charcName[N],intiRequest[M]);
intmain()
{
inti,j;
//当前可用每类资源的资源数
intiAvailable[M]={3,3,2};
//系统中N个进程中的每一个进程对M类资源的最大需求
intiMax[N][M]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};
//iNeed[N][M]每一个进程尚需的各类资源数
//iAllocation[N][M]为系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数
intiNeed[N][M],iAllocation[N][M]={{0,1,1},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}};
//进程名
charcName[N]={'a','b','c','d','e'};
boolbExitFlag=true;//退出标记
charch;//接收选择是否继续提出申请时传进来的值
boolbSafe;//存放安全与否的标志
//计算iNeed[N][M]的值
for(i=0;i for(j=0;j iNeed[i][j]=iMax[i][j]-iAllocation[i][j]; //输出初始值 output(iMax,iAllocation,iNeed,iAvailable,cName); //判断当前状态是否安全 bSafe=safety(iAllocation,iNeed,iAvailable,cName); //是否继续提出申请 while(bExitFlag) { cout<<"\n"<<"继续提出申请? \ny为是;n为否。 \n"; cin>>ch; switch(ch) { case'y': //cout<<"调用银行家算法"; bSafe=banker(iAllocation,iNeed,iAvailable,cName); if(bSafe)//安全,则输出变化后的数据 output(iMax,iAllocation,iNeed,iAvailable,cName); break; case'n': cout<<"退出。 \n"; bExitFlag=false; break; default: cout<<"输入有误,请重新输入: \n"; } } return0; } //输出 voidoutput(intiMax[N][M],intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]) { inti,j; cout<<"\n\tMax\tAllocation\tNeed\tAvailable"< cout<<"\tABC\tABC\tABC\tABC"< for(i=0;i { cout< for(j=0;j cout< cout<<"\t"; for(j=0;j cout< cout<<"\t"; for(j=0;j cout< cout<<"\t"; cout<<""; //Available只需要输出一次 if(i==0) for(j=0;j cout< cout< } } //安全性算法,进行安全性检查;安全返回true,并且输出安全序列,不安全返回false,并输出不安全的提示; boolsafety(intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]) { intbflag=0;//能够有足够资源分配的进程个数 intcount=0;//安全性序列的数组下标 intiWork[M];//系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目数组 for(inta=0;a intiFinish[N]={0,0,0,0,0};//Finish[N]它表示系统是否有足够的资源分配给进程,使之运行完成,开始时先令Finish=false intn=N; while(n--)//循环判断,最多循环N(进程数)次 { for(inti=0;i { intflag=1; if(iFinish[i]==0) { for(intj=0;j { if(iNeed[i][j]>iWork[j]) { flag=0; break; } } if(flag) { for(intj=0;j iWork[j]=iWork[j]+iAllocation[i][j]; iFinish[i]=1; switch(i)//判断安全序列 { case0: {cName[count]='a';count++;break;} case1: {cName[count]='b';count++;break;} case2: {cName[count]='c';count++;break;} case3: {cName[count]='d';count++;break;} case4: {cName[count]='e';count++;break;} } } } } } for(inti=0;i<=N;i++)//判断iFinish是不是全为true { if(iFinish[i]==0) bflag++; } if(bflag==0) { cout<<"当前系统状态安全,找到的安全序列为: "< for(intm=0;m cout< cout< returntrue; } else { cout<<"未找到安全序列,系统处于不安全状态! "< returnfalse; } } boolbanker(intiAllocation[N][M],intiNeed[N][M],intiAvailable[M],charcName[N]) { intflag=1;//安全标志 intiRequest[M]; intna=request(cName,iRequest); for(intj=0;j { if(iRequest[j]>iNeed[na][j]) { flag=0;break; } } if(flag) { for(intj=0;j { if(iRequest[j]>iAvailable[j]) {flag=0;break;} } } if(flag)//系统试探着把资源分配给进程i { for(intj=0;j { iAvailable[j]=iAvailable[j]-iRequest[j]; iAllocation[na][j]=iAllocation[na][j]+iRequest[j]; iNeed[na][j]=iNeed[na][j]-iRequest[j]; } if(safety(iAllocation,iNeed,iAvailable,cName))//执行安全性算法 {//cout<<"申请成功"< //output(iMax,iAllocation,iNeed,iAvailable,cName); returntrue; } else { cout<<"申请不成功,资源恢复原来的分配状态"< for(intj=0;j { iAvailable[j]=iAvailable[j]+iRequest[j]; iAllocation[na][j]=iAllocation[na][j]-iRequest[j]; iNeed[na][j]=iNeed[na][j]+iRequest[j]; } //output(iMax,iAllocation,iNeed,iAvailable,cName); returnfalse; } } else { cout<<"申请不成功,资源恢复原来的分配状态"< ///output(iMax,iAllocation,iNeed,iAvailable,cName); returnfalse; } } intlocate(charcName[N],charch) { inti; for(i=0;i if(cName[i]==ch)//找到 returni; //未找到 return-1; } //提出申请,返回提出申请的进程名对应的下标 intrequest(charcName[N],intiRequest[M]) { inti,loc; charch; boolbFlag=true; //判断输入的进程名是否有误 while(bFlag) { //输出进程名 for(i=0;i cout< //输入提出申请的进程名 cout<<"\n输入提出资源申请的进程名: \n"; cin>>ch; //定位ch对应的进程名在进程名数组中的位置 loc=locate(cName,ch); //没找到,重新输入 if(loc==-1) cout<<"\n您输入的进程名有误! 请重新输入"; //找到,退出循环 else bFlag=false; } //输入提出申请的资源数 cout<<"输入申请各类资源的数量: \n"; for(i=0;i cin>>iRequest[i]; //返回提出申请的进程名对应的下标 returnloc; } 【实验结果】 实验运行时,当前系统状态安全,且找到了一个安全序列(bdeac),再执行银行家算法,模拟进程b提出资源请求(各资源序列为(1,1,1)),如图,此时又得到一个安全序列(debca),如下图: 再在此基础上模拟e进程申请(2,2,1)资源序列,看到申请资源不成功。 不存在安全序列,返回到申请前状态,如图: 又尝试模拟d进程申请(0,1,1)的资源序列,此时存在一个安全序列(bdeac),如图:
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