操作系统课程设计
（银行家算法的模拟实现）
一、设计目的
1、进一步了解进程的并发执行。
2、加强对进程死锁的理解。
3、用银行家算法完成死锁检测。
二、设计容
给出进程需求矩阵C、资源向量R以及一个进程的申请序列。使用进程启动拒绝和资源分配拒绝（银行家算法）模拟该进程组的执行情况。
三、设计要求
1、初始状态没有进程启动。
2、计算每次进程申请是否分配，如：计算出预分配后的状态情况（安全状态、不安全状态），如果是安全状态，输出安全序列。
3、每次进程申请被允许后，输出资源分配矩阵A和可用资源向量V。
4、每次申请情况应可单步查看，如：输入一个空格，继续下个申请。
四、算法原理
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，其中的每个元素代表一类可利用资源的数目，其初始值是系统中所配置的该类全部资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态改变。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，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，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当前已分配给每一进程的资源数。如果Allocation[i,j]=K，则表示进程i当前已经分得Rj类资源的数目为K。
（4）、需求矩阵Need。这也是一个n*m的矩阵，用以表示每个进程尚需要的各类资源数。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以下关系：Need[i,j]=Max[i,j]-Allocation[i,j]
2、银行家算法应用
模拟实现Dijkstra的银行家算法以避免死锁的出现，分两部分组成：一是银行家算法（扫描）；二是安全性算法。
（1）银行家算法（扫描）
设Requesti是进程Pi的请求向量，如果Requesti[j]=K，表示进程Pi需要K个Ri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：
①如果Requesti[j]<=Need[i,j]，便转向步骤②；否则认为出错，因为它所需的资源数已经超过了它所宣布的最大值。
②如果Requesti[j]<=Allocation[i,j]，便转向步骤③；否则表示尚无足够资源，Pi需等待。
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-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，已完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来资源的分配状态，让进程Pi等待。
（2）安全性算法
系统所执行的安全性算法可描述如下：
①设置两个向量：一个是工作向量Work；它表示系统可提供给进程继续运行所需要的各类资源的数目，它含有m个元素，在执行安全性算法开始时，work=Available；另一个是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，再令
Finish[i]=true；
②从进程集合中找到能满足下述条件的进程：
一是Finish[i]==false；二是Need[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：
Work[j]=Work[j]+Allocation[i,j]；
Finish[i]=true；
go to step②；
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。
五、设计思路
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。
六、程序运行调试结果
1、程序初始化
2、检测系统资源分配是否安全结果
七、小结
“银行家算法的模拟实现”是本学期操作系统课程的课程设计。在设计此程序的过程中我们遇到过许多问题也学到了很多东西。通过这周的课程设计，我加深了对银行家算法的理解，掌握了银行家算法避免死锁的过程和方法，理解了死锁产生的原因和条件以及避免死锁的方法。所编写程序基本实现了银行家算法的功能，并在其基础上考虑了输出显示格式的美观性，使界面尽可能友好。并且在编程时将主要的操作都封装在函数中，这样使程序可读性增强，使程序更加清晰明了。在算法的数据结构设计上考虑了很长时间。在程序设计中先后参考了很多网络资料也参考了一些别人写的的程序综合这些算法思想和自己的思路对程序做了很好的设计方式对一些算法的优越性等也作了一些考虑。当然，在编写和调试过程中我遇到了许多的问题，通过网上查询资料、翻阅课本、向同学请教、多次调试等方法逐渐解决了大部分问题。让我收获很多，相信在今后的生活中也有一定帮助。
附：程序源代码：
第一章 4. 试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？答：不断提高资源利用率和系统吞吐量的需要。 6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：用户的需要，即对用户来说，更好的满足了人—机交互，共享主机以及便于用户上机的需求。 7.实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题：及时接收，及时处理对于及时接收只需在系统中设置一多路卡，多路卡作用是是主机能同时接收用户各个终端上输入的数据；对于及时处理，应使所有的用户作业都直接进入内存，在不长的时间内，能是每个作业都运行一次。 12.试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。答：分时系统是一种通用系统，主要用于运行终端用户程序，因而它具有较强的交互能力；而实时系统虽然也有交互能力，但其交互能力不及前者。实时信息系统对实用性的要求与分时系统类似，都是一人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间和完整截止时间来确定的。实时系统对系统的可靠性要求比分时系统对系统的可靠性要求高。 13.OS 有哪几大特征？其最基本的特征是什么？答：并发性，共享性，虚拟性，异步性；其中最主要的是并发性，共享性第二章 5. 在操作系统中为什么要引入进程的概念？它会产生什么样的影响？ 答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，而引入了进程的概念。 影响：使程序并发执行得以实现。 6. 试从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序。
答：动态性是进程最基本的特性，可表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡，因而进程有一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体。 并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征，引入进程的目的正是为了使其程序能和其他进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。 独立性是指进程实体是一个能独立运行的单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立的单位参加运行。 7. 试说明PCB的作用，为什么说PCB是进程存在的唯一标志？ 答：PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB 中记录了操作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，一个能和其他进程并发执行的进程。 在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB 对进程进行控制，系统是根据进程的PCB 而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB 是进程存在的唯一标志。 16. 进程在运行时存在哪两种形式的制约？并举例说明之。 18. 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？ 答：空闲让进忙则等待有限等待让权等待 31. 为解决并行所带来的死锁问题，在wait 操作中引入AND 条件，其基本思想是将进
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：
HUNAN CITY UNIVERSITY 算法设计与分析课程设计 题目：求最大值与最小值问题 专业： 学号： 姓名： 指导教师： 成绩： 二0年月日
一、问题描述 输入一列整数，求出该列整数中的最大值与最小值。 二、课程设计目的 通过课程设计，提高用计算机解决实际问题的能力，提高独立实践的能力，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼分析解决实际问题的能力。提高适应实际，实践编程的能力。在实际的编程和调试综合试题的基础上，把高级语言程序设计的思想、编程巧和解题思路进行总结与概括，通过比较系统地练习达到真正比较熟练地掌握计算机编程的基本功，为后续的学习打下基础。了解一般程序设计的基本思路与方法。 三、问题分析 看到这个题目我们最容易想到的算法是直接比较算法：将数组的第 1 个元素分别赋给两个临时变量：fmax:=A[1]; fmin:=A[1]; 然后从数组的第 2 个元素 A[2]开始直到第 n个元素逐个与 fmax 和 fmin 比较，在每次比较中，如果A[i] > fmax，则用 A[i]的值替换 fmax 的值；如果 A[i] < fmin，则用 A[i]的值替换 fmin 的值；否则保持 fmax（fmin）的值不变。这样在程序结束时的fmax、fmin 的值就分别是数组的最大值和最小值。这个算法在最好、最坏情况下，元素的比较次数都是 2(n-1)，而平均比较次数也为 2(n-1)。 如果将上面的比较过程修改为：从数组的第 2 个元素 A[2]开始直到第 n 个元素，每个 A[i]都是首先与 fmax 比较，如果 A[i]>fmax,则用 A[i]的值替换 fmax 的值；否则才将 A[i]与 fmin 比较，如果 A[i] < fmin，则用 A[i]的值替换 fmin 的值。 这样的算法在最好、最坏情况下使用的比较次数分别是 n-1 和 2(n-1),而平均比较次数是 3(n-1)/2,因为在比较过程中，将有一半的几率出现 A[i]>fmax 情况。
《操作系统》课程设计报告 设计题目：银行家算法的实现 ：梅济民学号： 2012015014 同组人 ：宇昊学号： 2012012962 班级： 2012级信息与计算科学 完成日期： 2015年 11 月 12 日
银行家算法分析、设计与实现 一、理论描述 银行家算法要求每个进程的最大资源需求，其基本思想是：始终保持系统处于安全状态，当设计进程提出资源请求时，系统先进行预分配，再判断系统分配后是否仍然处于安全状态。如果仍然处于安全状态，就进行实际分配；如果处于不安全状态，则拒绝该进程的资源请求。 二、算法描述及数据结构模型 #define False 0 #define True 1 int Max[100][100]={0};//各进程所需各类资源的最大需求 int Avaliable[100]={0};//系统可用资源 char name[100]={0};//资源的名称 int Allocation[100][100]={0};//系统已分配资源 int Need[100][100]={0};//还需要资源 int Request[100]={0};//请求资源向量 int temp[100]={0};//存放安全序列 int Work[100]={0};//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10 三、源代码 void showdata()//显示资源矩阵 { int i,j; printf("系统目前可用的资源[Avaliable]:\n"); for(i=0;i 计算机操作系统考试重点1必考 计算机操作系统考试重点1必考 答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS 是为了满足应用的需求，更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。 13．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？（掌握） 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。21．试描述什么是微内核OS。（了解） 答：1）足够小的内核2）基于客户/服务器模式 3）应用机制与策略分离原理4）采用面向对象技术。 22．在基亍微内核结构的OS中，应用了哪些新技术？（掌握） 答：在基于微内核结构的OS 中，采用面向对象的程序设汁技术。 第二章进程管理 2. 画出下面四条语句的前趋图:S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a –b；S4=w：=c+1;（了解） 答：其前趋图为： 6．试从劢态性，并収性和独立性上比较迚程和程序? （掌握） 答：(1)动态性是进程最基本的特性，表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，由撤销而消亡。进程有一定的生命期，而程序只是一组有序的指令集合，是静态实体。 (2)并发性是进程的重要特征，同时也是OS 的重要特征。引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。 (3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参加运行。 7．试说明PCB 的作用，为什么说PCB 是迚程存在的惟一标志？（掌握）答：PCB 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基 数据结构课程设计设计说明书 内部堆排序算法的实现 学生姓名金少伟 学号1121024029 班级信管1101 成绩 指导教师曹阳 数学与计算机科学学院 2013年3月15日 课程设计任务书 2012—2013学年第二学期 课程设计名称：数据结构课程设计 课程设计题目：内部堆排序算法的实现 完成期限：自2013年3 月4日至2013年3 月15 日共 2 周 设计内容： 堆排序（heap sort）是直接选择排序法的改进，排序时，需要一个记录大小的辅助空间。n个关键字序列K1，K2，…，Kn称为堆，当且仅当该序列满足如下性质(简称为堆性质)：ki≤K2i且ki≤K2i+1 或(2)Ki≥K2i且ki≥K2i+1(1≤i≤ n) 若将此序列所存储的向量R[1..n]看做是一棵完全二叉树的存储结构，则堆实质上是满足如下性质的完全二叉树：树中任一非叶结点的关键字均不大于(或不小于)其左右孩子(若存在)结点的关键字。（即如果按照线性存储该树，可得到一个不下降序列或不上升序列）。 本课程设计中主要完成以下内容： 1.设计堆排序算法并实现该算法。 2.对堆排序的时间复杂度及空间复杂度进行计算与探讨。 3.寻找改进堆排序的方法。 基本要求如下： 1.程序设计界面友好； 2.设计思想阐述清晰； 3.算法流程图正确； 4.软件测试方案合理、有效。指导教师：曹阳教研室负责人：申静 课程设计评阅 摘要 堆排序是直接选择排序法的改进。本课设以VC++6.0作为开发环境，C语言作为编程语言，编程实现了堆排序算法。程序运行正确，操作简单，易于为用户接受。 关键词：堆排序；C语言；时间复杂度 中南大学软件技术课程设计报告 课程名称：模拟银行家算法原理班级： 学号： 姓名： 指导老师： 2009年5月2日 一设计目的 模拟实现银行家算法，用银行家算法实现资源分配。 二问题描述 在死锁的避免中，银行家算法把系统状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终处于安全状态，便可以避免发生死锁。所谓安全状态，是指系统能按某种顺序为每个进程分配所需资源，直到最大需求，使每一个进程都可以顺利完成，即可找到一个安全资源分配序列。模拟实现这个工作过程。 三设计思路 我们可以把操作系统看作是银行家，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，当进程首次申请资源时，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数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，若没有超过则再测试系统现存的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。 四详细设计 1、初始化 由用户输入数据，分别对可利用资源向量矩阵AVAILABLE、最大需求矩阵MAX、分配矩阵ALLOCATION、需求矩阵NEED赋值。 2、银行家算法 在避免死锁的方法中，所施加的限制条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终都处于安全状态，便可以避免发生死锁。银行家算法的基本思想是分配资源之前,判断系统是否是安全的;若是,才分配。 设进程cusneed提出请求REQUEST [i]，则银行家算法按如下规则进行判断。 (1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，则转(2)；否则，出 错。 (2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[cusneed][i]，则转(3)；否 则，出错。 (3)系统试探分配资源，修改相关数据： AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i]; ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i]; NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i]; (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。 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？ <<算法与程序设计>>课程作业 班级：计本08-1班 学号：3081817106 姓名：詹萍 简单算法 符号三角形问题：这个问题用的是回溯法解决的，符号三角形要求在符号三角形的第1行有n个由“+”和“-”组成的符号，以后每行符号比上行少1个，2个同号下面是“+”，2个异号下面是“-”。计算有多少个不同的符号三角形，使其所含“+”和“-”的个数相同。 解题思路： 1、针对所给问题定义解空间，该问题的解空间为n元组x1,x2,x3...xn，其中xi ∈S，S={0，1}，其中0代表“+”， 1代表“-”； 2、确定易于搜索的解空间结构，例如子集树，排列树，该问题是子集树； 3、以深度优先原则搜索解空间树，并利用剪枝函数避免无效搜索，这里的约束函数应该为：在符号三角形的第一行的前i个符号x1...xi确定后，就确定了一个由i*（i+1）/2个符号组成的符号三角形。下一步确定了x(i+1)的值后，只要在前面已确定的符号三角形的右边加一条边，就可以扩展为x1...x(i+1)所相应的符号三角形。最终由x1...xn所确定的符号三角形中包含的“+”号个数与“-”号个数同为n*（n+1）/4。因此在回溯搜索过程中可用当前符号三角形所包含的“+”号个数与“-”号个数均不超过n*（n+1）/4作为可行性约束；用0和1代替+和-，执行异或操作推出下一行对应符号，当所有符号总数为奇数时无解，当某种符号超过总数一半时无解。 4.由于回溯法是对解空间的深度优先搜索，不断改变第一行每个符号，搜索符合条件的解，因此可以使用递归回溯。 #include 银行家算法课程设计报 告 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998 中南大学 软件技术课程设计报告 课程名称：模拟银行家算法原理 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 2009年5月2日 一设计目的 模拟实现银行家算法，用银行家算法实现资源分配。 二问题描述 在死锁的避免中，银行家算法把系统状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终处于安全状态，便可以避免发生死锁。所谓安全状态，是指系统能按某种顺序为每个进程分配所需资源，直到最大需求，使每一个进程都可以顺利完成，即可找到一个安全资源分配序列。模拟实现这个工作过程。 三设计思路 我们可以把操作系统看作是银行家，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，当进程首次申请资源时，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数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，若没有超过则再测试系统现存的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。 四详细设计 1、初始化 由用户输入数据，分别对可利用资源向量矩阵AVAILABLE、最大需求矩阵MAX、分配矩阵ALLOCATION、需求矩阵NEED赋值。 2、银行家算法 在避免死锁的方法中，所施加的限制条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终都处于安全状态，便可以避免发生死锁。银行家算法的基本思想是分配资源之前,判断系统是否是安全的;若是,才分配。 设进程cusneed提出请求REQUEST [i]，则银行家算法按如下规则进行判断。 (1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，则转(2)；否则， 出错。 (2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[cusneed][i]，则转(3)； 否则，出错。 (3)系统试探分配资源，修改相关数据： AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i]; ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i]; 课本课后题部分答案 第一章 1．设计现代OS的主要目标是什么？ 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2．OS的作用可表现在哪几个方面？ 答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）OS作为计算机系统资源的管理者 （3）OS实现了对计算机资源的抽象 13．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。14．处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？ 答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度； 进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。进程同步：为多个进程（含线程）的运行______________进行协调。 通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。 处理机调度： （1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需的资源（首选是分配内存）。 （2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给它，并设置运行现场，使进程投入执行。 15．内存管理有哪些主要功能?他们的主要任务是什么？ 北京石油化工学院信息工程学院计算机系3/48 《计算机操作系统》习题参考答案余有明与计07和计G09的同学们编著 3/48 答：内存管理的主要功能有：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。 内存分配：为每道程序分配内存。 内存保护：确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行，彼此互不干扰。 地址映射：将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址。 内存扩充：用于实现请求调用功能，置换功能等。 16．设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？ 答：主要功能有: 缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等。 主要任务: 完成用户提出的I/O 请求，为用户分配I/O 设备；提高CPU 和I/O 设 备的利用率；提高I/O速度；以及方便用户使用I/O设备. 17．文件管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？ 答：文件管理主要功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护。文件管理的主要任务：管理用户文件和系统文件，方便用户使用，保证文件安全性。 第二章 1. 什么是前趋图？为什么要引入前趋图？ 答：前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。 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 题目：银行家算法 安全性算法 院（系）：计算机科学与工程 专业：软件工程 班级：130608班 学生：姚骏川 学号：130608118 指导教师：姜虹 2015年12月28 目录 摘要 .............................................................................................................. 错误！未定义书签。 1 绪论 (1) 1.1前言 (1) 1.2研究意义 (1) 2 需求分析 (3) 2.1题目描述 (3) 2.2银行家算法 (3) 2.3基本要求 (3) 2.4目的 (3) 3 概要设计 (5) 3.1算法思路： (5) 3.2银行家算法步骤 (5) 3.3安全性算法步骤 (5) 3．4数据结构： (6) 4 详细设计 (8) 4.1主要函数的核心代码： (8) 4.2系统主要过程流程图 (8) 4.3银行家算法流程图 (9) 5 测试与分析 (10) 5.1测试数据 (10) 5.2银行家算法的演示 (10) 5.3分配资源由于大于可利用资源则失败。 (11) 5.4 增加一个作业得到不安全序列。 (11) 5.5分配资源由于大于最大资源则失败。 (12) 附录源程序清单 (15) 1 绪论 1.1前言 Dijkstra (1965)提出了一种能够避免死锁的调度算法，称为银行家算法。 它的模型基于一个小城镇的银行家，他向一群客户分别承诺了一定的贷款额度，每个客户都有一个贷款额度，银行家知道不可能所有客户同时都需要最大贷款额，所以他只保留一定单位的资金来为客户服务，而不是满足所有客户贷款需求的最大单位。 这里将客户比作进程，贷款比作设备，银行家比作系统。 客户们各自做自己的生意，在某些时刻需要贷款。在某一时刻，客户已获得的贷款和可用的最大数额贷款称为与资源分配相关的系统状态。一个状态被称为是安全的，其条件是存在一个状态序列能够使所有的客户均得到其所需的贷款。如果忽然所有的客户都申请，希望得到最大贷款额，而银行家无法满足其中任何一个的要求，则发生死锁。不安全状态并不一定导致死锁，因为客户未必需要其最大贷款额度，但银行家不敢抱这种侥幸心理。 银行家算法就是对每一个请求进行检查，检查如果满足它是否会导致不安全状态。若是，则不满足该请求；否则便满足。 检查状态是否安全的方法是看他是否有足够的资源满足一个距最大需求最近的客户。如果可以，则这笔投资认为是能够收回的，然后接着检查下一个距最大需求最近的客户，如此反复下去。 如果所有投资最终都被收回，则该状态是安全的，最初的请求可以批准。1.2研究意义 在多道程序系统中，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过程中因争夺资源而造成的一种僵局（DeadlyEmbrace），当进程处于这种状态时，若无外力作用，他们都无法在向前推进。 要预防死锁，有摒弃“请求和保持”条件，摒弃“不剥夺”条件，摒弃“环 第一章 1 ．设计现代OS 的主要目标是什么？ 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2 ．OS 的作用可表现在哪几个方面？ 答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）OS 作为计算机系统资源的管理者 （3）OS 实现了对计算机资源的抽象 4 ．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展： （1）不断提高计算机资源的利用率； （2）方便用户； （3）器件的不断更新换代； （4）计算机体系结构的不断发展。 7 ．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。 解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。 12 ．试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。 答：（ 1 ）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100 微妙。 （2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。 （3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度 的可靠性。因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。 13 ．OS 有哪几大特征？其最基本的特征是什么？答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。 成绩评定表 学生姓名吴旭东班级学号1309010236 专业信息与计算 科学课程设计题目 分治法解决棋盘覆 盖问题；回溯法解 决数字拆分问题 评 语 组长签字： 成绩 日期20 年月日 课程设计任务书 学院理学院专业信息与计算科学 学生姓名吴旭东班级学号1309010236 课程设计题目分治法解决棋盘覆盖问题；回溯法解决数字拆分问题实践教学要求与任务: 要求： 1．巩固和加深对基本算法的理解和运用，提高综合运用课程知识进行算法设计与分析的能力。 2．培养学生自学参考书籍，查阅手册、和文献资料的能力。 3．通过实际课程设计，掌握利用分治法或动态规划算法，回溯法或分支限界法等方法的算法的基本思想，并能运用这些方法设计算法并编写程序解决实际问题。 4．了解与课程有关的知识，能正确解释和分析实验结果。 任务： 按照算法设计方法和原理，设计算法，编写程序并分析结果，完成如下内容： 1.运用分治算法求解排序问题。 2. 运用回溯算法求解N后问题。 工作计划与进度安排: 第12周：查阅资料。掌握算法设计思想，进行算法设计。 第13周：算法实现，调试程序并进行结果分析。 撰写课程设计报告，验收与答辩。 指导教师： 201 年月日专业负责人： 201 年月日 学院教学副院长： 201 年月日 算法分析是对一个算法需要多少计算时间和存储空间作定量的分析。算法 （Algorithm）是解题的步骤，可以把算法定义成解一确定类问题的任意一种特殊的方法。在计算机科学中，算法要用计算机算法语言描述，算法代表用计算机解一类问题的精确、有效的方法。 分治法字面上的解释是“分而治之”，就是把一个复杂的问题分成两个或更多的相同或相似的子问题，再把子问题分成更小的子问题……直到最后子问题可以简单的直接求解，原问题的解即子问题的解的合并。在一个2^k*2^k的棋盘上， 恰有一个放歌与其他方格不同，且称该棋盘为特殊棋盘。 回溯法的基本做法是深度优先搜索，是一种组织得井井有条的、能避免不必要重复搜索的穷举式搜索算法。数字拆分问题是指将一个整数划分为多个整数之和的问题。利用回溯法可以很好地解决数字拆分问题。将数字拆分然后回溯，从未解决问题。 关键词：分治法，回溯法，棋盘覆盖，数字拆分 1 1 第一章 课后习题： 1.设计现代OS的主要目标是什么? 答：方便性，有效性，可扩充性和开放性. 2. OS的作用可表现为哪几个方面? 答： a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（用户观点）； b. OS作为计算机系统资源的管理者（设计者观点）； c. OS作为扩充机器.（虚拟机观点） 13、OS具有哪几大特征?它的最基本特征是什么? a. 并发(Concurrence)、共享(Sharing)、虚拟(Virtual)、异步性(Asynchronism)。 b. 其中最基本特征是并发和共享。 25、从资源管理的角度看，操作系统具有哪些功能？ 处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理。 补充习题： １、在计算机系统中配置操作系统的主要目的是（Ａ），操作系统的主要功能是管理计算机系统中的（Ｂ），其中包括（Ｃ）管理和（Ｄ）管理，以及设备管理和文件管理。这里的（Ｃ）管理主要是对进程进行管理。 Ａ：（1）增强计算机系统的功能；（2）提高系统资源的利用率； （3）提高系统的运行速度；（4）合理地组织系统的工作流程，以提高系统吞吐量。 Ｂ：（1）程序和数据；（2）进程；（3）资源；（4）作业；（5）任务。 Ｃ、Ｄ：（1）存储器；（2）虚拟存储器；（3）运算器；（4）处理机；（5）控制器。 2、操作系统有多种类型： （1）允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统，称为（Ａ）； （2）允许多用户将若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统称为（Ｂ）； （3）在（Ｃ）的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并做出响应。Ａ、Ｂ、Ｃ：（1）批处理操作系统；（2）分时操作系统；（3）实时操作系统；（4）微机操作系统；（5）多处理机操作系统。 3、从下面关于操作系统的论述中，选出一条正确的论述：( ) （1）对批处理作业，必须提供相应的作业控制信息； （2）对于分时系统，不一定全部提供人机交互功能； （3）从响应角度看，分时系统与实时系统的要求相似； （4）采用分时操作系统的计算机系统中，用户可以独占计算机操作系统的文件系统；（5）从交互角度看，分时系统与实时系统相似。 4、操作系统是一种（Ａ），在OS中采用多道程序设计技术，能有效地提高CPU、内存和I/O设备的（Ｂ）,为实现多道程序设计需要有（Ｃ）。 Ａ：（1）应用软件；（2）系统软件；（3）通用软件；（4）软件包。 Ｂ：（1）灵活性；（2）可靠性；（3）兼容性；（4）利用率。 Ｃ：（1）更大的内存（2）更快的CPU；（3）更快的外部设备；（4）更先进的终端。 5、操作系统是一种应用软件。（） 6、分时系统中，时间片越小越好。（） 7、多道程序设计是指在一台处理机上同一时刻运行多个程序。（） 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];计算机操作系统考试重点1必考
内部堆排序算法的实现课程设计说明书
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操作系统课后题及答案
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银行家算法报告和代码
课程设计（论文）
题 目： 银行家算法 院 （系）： 信息与控制工程系 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
2016 年 1 月 15 日
页脚内容 16
西安建筑科技大学华清学院课程设计（论文）任务书
专业班级： 学生姓名：
指导教师（签名）：
一、课程设计（论文）题目
银行家算法：设计一个 n 个并发进程共享 m 个系统资源的程序以实现银行家算法。
二、本次课程设计（论文）应达到的目的
操作系统课程实践性比较强。课程设计是加强学生实践能力的一个强有力手段。课程设计要求学 生在完成程序设计的同时能够写出比较规范的设计报告。严格实施课程设计这一环节，对于学生基本 程序设计素养的培养和软件工作者工作作风的训练，将起到显著的促进作用。
本题目要达到目的：了解多道程序系统中，多个进程并发执行的资源分配。掌握银行家算法，了 解资源在进程并发执行中的资源分配情况。掌握预防死锁的方法，系统安全状态的基本概念。
三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参 数、设计要求等）
要求： 1）能显示当前系统资源的占用和剩余情况。 2）为进程分配资源，如果进程要求的资源大于系统剩余的资源，不与分配并且提示分配不成功； 3）撤销作业，释放资源。 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的发生。 银行家算法分配资源的原则是：系统掌握每个进程对资源的最大需求量，当进程要求申请资源时， 系统就测试该进程尚需资源的最大量，如果系统中现存的资源数大于或等于该进程尚需求资源最大量 时，就满足进程的当前申请。这样就可以保证至少有一个进程可能得到全部资源而执行到结束，然后 归还它所占有的全部资源供其它进程使用。
四、应收集的资料及主要参考文献：
操作系统经典算法的编程实现资料非常丰富，可以在图书馆找书籍或在因特网上找资料，都很容 易找到，但是大部分代码是不全的，不能直接运行，希望大家只是把它当参考，编码还是自己做。
参考文献： 【1】汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛 编著.计算机操作系统（第三版）.西安：西 安电子科技大学出版社，2007.5 【2】史美林编.计算机操作系统教程.北京：清华大学出版社，1999.11 【3】徐甲同编著.操作系统教程.西安：西安电子科技大学出版社，1996.8 【4】Clifford，A.Shaffer 编著.数决结构与算法分析(C++版).北京：电子工业出版 社，2005.7 【5】蒋立翔编著.C++程序设计技能百练.北京：中国铁道出版社，2004.1
五、审核批准意见
教研室主任（签字）
1 页脚内容习题和答案汇总-给学生
银行家算法_实验报告
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