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 如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。 （3）当进程P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=Work+Allocation; Finish[i]=true; 转向步骤（2）。 （4）如果所有进程的Finish[i]=true,则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。 四.程序源代码： #include #define W 5//最大进程数W=5 #define R 3//最大资源总数=3 int Available[3];//可利用资源向量 int Max[5][3];//最大需求矩阵 int Allocation[5][3]; //分配矩阵 int Need[5][3];//需求矩阵 int Request[3];//进程请求向量 void dispose() { printf("请输入可利用资源向量Available(格式:a,b,c)\n"); scanf("%d,%d,%d",&Available[0],&Available[1],&Available[2]) ; printf("请输入最大需求数Max(格式:a,b,c)\n"); for(int j=0;j<5;j++) { printf("进程%d:\n",j); scanf("%d,%d,%d",&Max[j][0],&Max[j][1],&Max[j][2]); } printf("请输入分配数Allocation(格式:a,b,c)\n"); for(j=0;j<5;j++) { printf("进程%d\n",j); scanf("%d,%d,%d",&Allocation[j][0],&Allocation[j][1],&Al location[j][2]); }//输入Max[5][3],Available[5][3],Allocation[5][3] for(j=0;j<5;j++) for(int i=0;i<3;i++) Need[j][i]=Max[j][i]-Allocation[j][i];//求出Need[5][3] } main() { printf(" 银行家算法 \n"); dispose(); printf("安全性检查\n"); int Work[3];//系统可提供进程继续运行所需的各类资源数 char Finish[5];//表示系统是否有足够的资源分配 for(int i=0;i<5;i++) Finish[i]='f'; for(int k=0;k<3;k++) Work[k]=Available[k]; int q[5]; for(int x=0;x<50;x++) { printf("请输入一个序列:\n"); scanf("%d,%d,%d,%d,%d",&q[0],&q[1],&q[2],&q[3],&q[4]); for(i=0;i<5;i++) { if((Need[q[i]][0]<=Work[0])&&(Need[q[i]][1]<=Work[1])&&(Nee d[q[i]][2]<=Work[2]))//比较Need[i][j]与Work[j] { for(k=0;k<3;k++) Work[k]=Work[k]+Allocation[q[i]][k]; Finish[i]='t'; } } if((Finish[0]=='t')&&(Finish[1]=='t')&&(Finish[2]=='t')& &(Finish[3]=='t')&&(Finish[4]=='t'))//通过Finish[i]判断系统是否安全 break; else printf("此序列不是安全序列，请重新输入一个序列!\n"); if(x==49) return 0; } printf("这个系统安全!\n"); printf("请输入Request进程:\n"); scanf("%d",&a); printf("该进程Request(a,b,c)\n"); scanf("%d,%d,%d",&Request[0],&Request[1],&Request[2]);//输入请求量Request[3] if((Request[0]<=Need[a][0])&&(Request[1]<=Need[a][1])&&(Req uest[2]<=Need[a][2]))//判断Request[i]<=Need[a][i] { if((Request[0]<=Need[a][0])&&(Request[0]<=Need[a][1])&&( Request[0]<=Need[a][2]))//判断Request[i]<=Available[a][i] { for(int k=0;k<3;k++) { Available[k]=Available[k]-Request[k]; Allocation[a][k]=Allocation[a][k]+Request[k]; Need[a][k]=Need[a][k]-Request[k]; //如果上述判断成功，则修改相应的 Available[k],Allocation[a][k],Need[a][k] } printf("资源分配成功!\n"); } else { printf("资源分配失败!\n"); return 0; } else { printf("资源分配失败!\n"); return 0; } } 程序截图： 五.实验总结 多个进程同时运行时，系统根据各类系统资源的最大需求和各类系统的剩余资源为进程安排安全序列，使得系统能快速且安全地运行进程，不至发生死锁。银行家算法是避免死锁的主要方法，其思路在很多方面都非常值得我们来学习借鉴。 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： 银行家算法例题 系统中原有三类资源A、B、C和五个进程P1、P2、P3、P4、P5，A资源17，B资源5，C资源20。当前（T0时刻）系统资源分配和进程最大需求如下表。 1、现在系统T0时刻是否处于安全状态？ 2、是否可以允许以下请求？ (1)T1时刻：P2 Request2=(0,3,4) (2)T2时刻：P4 Request4=(2,0,1) (3)T3时刻：P1 Request1=(0,2,0) 注：T0 T1 T2 T3时刻是前后顺序，后一时刻是建立在前一时刻的基础上。 解：由题设可知Need=Max-Allocation AvailableA=17-(2+4+4+2+3)=2(原有-分配) 同理AvailableB=3,AvailableC=3 可得T0时刻资源分配表如下所示（表中数据顺序均为A B C）： 1、判断T0时刻是否安全，需要执行安全算法找安全序列，过程如下表： T0时刻能找到一个安全序列{P4,P3,P2,P5,P1},故T0时刻系统处于安全状态。 2、判断T1 T2 T3时刻是否满足进程请求进行资源分配。 （1）T1时刻，P2 Request2=(0,3,4) //第一步判断条件 ①满足Request2=(0,3,4)<=Need2(1,3,4) ②不满足Request2=(0,3,4)<=Available(2,3,3) 故系统不能将资源分配给它，此时P2必须等待。 （2）T2时刻，P4 Request4=(2,0,1) //第一步判断条件①满足Request4=(2,0,1)<=Need4(2,2,1) ②满足Request4=(2,0,1)<=Available(2,3,3) //第二步修改Need、Available、Allocation的值 Available=Available-Request4= (0,3,2) Allocation4=Allocation4+Request4=(4,0,5) Need4=Need4-Request4=(0,2,0) //第三步执行安全算法，找安全序列 (注解：先写上work，其初值是系统当前进行试分配后的Available(0,3,2) ，找五个进程中Need小于work的进程，比如Need4<=Work满足，则将P4写在第一行的最前面，同时写出P4的Need和Allocation，以此类推) 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？ 操作系统之调度算法和死锁中的银行家算法习 题答案 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY- 1. 有三个批处理作业，第一个作业 10:00 到达，需要执行 2 小时；第二个作业在10:10到达，需要执行 1 小时；第三个作业在 10:25 到达，需要执行 25 分钟。分别采用先来先服 务，短作业优先和最高响应比优先三种调度算法，各自的平均周转时间是多少？解： 先来先服务： （结束时间=上一个作业的结束时间+执行时间 周转时间=结束时间-到达时间=等待时间+执行时间） 按到达先后，执行顺序：1->2->3 短作业优先： 1)初始只有作业1，所以先执行作业1，结束时间是12:00，此时有作业2和3； 2)作业3需要时间短，所以先执行； 3)最后执行作业2 最高响应比优先： 高响应比优先调度算法既考虑作业的执行时间也考虑作业的等待时间，综合了先来先服务和最短作业优先两种算法的特点。 1)10:00只有作业1到达，所以先执行作业1； 2)12:00时有作业2和3， 作业2：等待时间=12:00-10:10=110m;响应比=1+110/60=2.8； 作业3：等待时间=12:00-10:25=95m，响应比=1+95/25=4.8； 所以先执行作业3 3)执行作业2 2. 在一单道批处理系统中，一组作业的提交时刻和运行时间如下表所示。试计算一下三种 作业调度算法的平均周转时间 T 和平均带权周转时间 W。 （ 1）先来先服务；（ 2）短作业优先（ 3）高响应比优先 解： 先来先服务： 作业顺序：1,2,3,4 短作业优先： 作业顺序： 《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； 银行家算法例题 假定系统中有五个进程{P0，P1，P2，P3，P4} 和三类资源{A ，B,C},各种资源的数量分别为10、5、7，在T0 时刻的资源分配情况 （1）T0时刻的安全性 利用安全性算法对T0时刻的资源分配情况进行分析 （2）P1请求资源：P1发出请求向量Request1(1,0,2),系统按银行家算法进行检查 ①Request1（1，0，2）≤Need1（1，2，2） ②Request1（1，0，2）≤Available1（3,3,2) ③系统先假定可为P1分配资源，并修改Available ，Allocation1和Need1向量，由此形成 资源情况 进程 Max Allocation Need Available A B C A B C A B C A B C P0 7 5 3 0 1 0 7 4 3 3 3 2 P1 3 2 2 2 0 0 1 2 2 P2 9 0 2 3 0 2 6 0 0 P3 2 2 2 2 1 1 0 1 1 P4 4 3 3 0 0 2 4 3 1 资源情况 进程 Work A B C Need A B C Allocation A B C Work+Allocatio n A B C Finish P1 3 3 2 1 2 2 2 0 0 5 3 2 TRUE P3 5 3 2 0 1 1 2 1 1 7 4 3 TRUE P4 7 4 3 4 3 1 0 0 2 7 4 5 TRUE P2 7 4 5 6 0 0 3 0 2 10 4 7 TRUE P0 10 4 7 7 4 3 0 1 0 10 5 7 TRUE 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 武汉理工大学华夏学院课程设计报告书 课程名称：操作系统原理 题目：编程序模拟银行家算法 系名：信息工程系 专业班级：软件1121 姓名：钟伟 学号：10212812120 指导教师:苏永红 2014年 6 月13 日 武汉理工大学华夏学院信息工程系 课程设计任务书 课程名称：操作系统原理课程设计指导教师：苏永红 班级名称：软件1121 开课系、教研室：软件与信息安全 一、课程设计目的与任务 操作系统课程设计是《操作系统原理》课程的后续实践课程，旨在通过一周的实践训练，加深学生对理论课程中操作系统概念，原理和方法的理解，加强学生综合运用操作系统原理、Linux系统、C语言程序设计技术进行实际问题处理的能力，进一步提高学生进行分析问题 和解决问题的能力，包含系统分析、系统设计、系统实现和系统测试的能力。 学生将在指导老师的指导下，完成从需求分析，系统设计，编码到测试的全过程。 二、课程设计的内容与基本要求 1、课程设计题目 编程序模拟银行家算法 2、课程设计内容 本课程设计要求在Linux操作系统，GCC编译环境下开发。 银行家算法是避免死锁的一种重要方法，本实验要求用用c/c++语言在Linux操作系统 环境下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。 思想：将一定数量的资金供多个用户周转使用，当用户对资金的最大申请量不超过现存 资金时可接纳一个新客户，客户可以分期借款，但借款总数不能超过最大的申请量。银行家 对客户的借款可以推迟支付，但是能够使客户在有限的时间内得到借款，客户得到所有的借 款后能在有限的时间内归还。用银行家算法分配资源时，测试进程对资源的最大需求量，若 现存资源能满足最大需求就满足当前进程的申请，否则推迟分配，这样能够保证至少有一个 进程可以得到所需的全部资源而执行到结束，然后归还资源，若OS能保证所有进程在有限 的时间内得到所需资源则称系统处于安全状态。 3、设计报告撰写格式要求： 1设计题目与要求 2 设计思想 3系统结构 4 数据结构的说明和模块的算法流程图 5 使用说明书（即用户手册）：内容包含如何登录、退出、读、写等操作说明 6 运行结果和结果分析（其中包括实验的检查结果、程序的运行情况） 7 自我评价与总结 8 附录：程序清单，注意加注释（包括关键字、方法、变量等），在每个模块前加注释； 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。 5．何谓脱机I/O和联机I/O？ 答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 11．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。 20．试描述什么是微内核OS。 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。 25．何谓微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能？ 答：把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次(即用户模式)中去运行，而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，称这种技术为微内核技术。在微内核中通常提供了进程(线程)管理、低级存储器管理、中断和陷入处理等功能。 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; 答：其前趋图为： 7．试说明PCB 的作用，为什么说PCB 是进程存在的惟一标志？ 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。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，成为能与其它进程并发执行的进程。OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。 11．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答：(1)就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源;(2)执行状态→就绪状态：时间片用完;(3)执行状态→阻塞状态：I/O请求;(4)阻塞状态→就绪状态：I/O完成. 19．为什么要在OS 中引入线程？ 1、设系统中有3种类型的资源（A , B , C ）和5个进程P1、P 2、P3 P4 P5, A 资源的数量为 17, B 资源的数量为5, C 资源的数量为20。在T o 时刻系统状 态见下表（T o 时刻系统状态表）所示。系统米用银行家算法实施死锁避免策 略。（12分） T o 时刻系统状态表 T0时刻系统状态表 （1） T o 时刻是否为安全状态？若是，请给出安全序列。 （2） 在T o 时刻若进程P2请求资源（0, 3, 4）,是否能实施资源分配？为 什么？ 满足P5的运行，在P5运行后，系统的状态为: 2 1 2 3 4 7 4 o 2 1 3 4 A 4 o 5 C A o o 6 V' 5 4 7 2 o 4 2 2 1 o o o o o o 同样的， 在 P5运行后，V ' (5, 4, 7）也大于等于 C-A 中P4所在的行（2, 2, 1），则能满 足P4的运行。P4运行后，系统的状态为: ⑷ 在（3） 的基; 础上， 若进程 P1 请求资源（o , 2, o ）,是否能实施资源 分配？为什么 ,? 答: 当前 的系 统状态描述为： 5 5 9 2 1 2 3 4 7 5 3 6 4 o 2 1 3 4 C 4 o 11 A 4 o 5 C A o o 6 4 2 5 2 o 4 2 2 1 4 2 4 3 1 4 1 1 o R 17 5 2o V 2 3 3 （3）在（2）的基础上，若进程 分配？为什么？ P4请求资源（2, o , 1）,是否能实施资源 （1） 在To 时刻，由于V （2, 3, 3）大于等于（C-A ）中P5所在行的向量（1 , 1 ,。），因此V 能 银行家算法设计实验报告 银行家算法设计实验报告 一．题目分析 1.银行家算法： 我们可以把操作系统看做是银行家，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资源相当于客户向银行家贷款。操作系统按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，要测试该进程尚需求的资源量，若是系统现存的资源可以满足它尚需求的资源量，则按当前的申请量来分配资源，否则就推迟分配。 当进程在执行中继续申请资源时，先测试该进程申请的资源量是否超过了它尚需的资源量。若超过则拒绝分配，若没有超过则再测试系统尚存的资源是否满足该进程尚需的资源量，若满足即可按当前的申请量来分配，若不满足亦推迟分配。 2.基本要求： （1）可以输入某系统的资源以及T0时刻进程对资源的占用及需求情况的表项，以及T0时刻系统的可利用资源数。 （2）对T0时刻的进行安全性检测，即检测在T0时刻该状态是否安全。 （3）进程申请资源，用银行家算法对其进行检测，分为以下三种情况： A. 所申请的资源大于其所需资源，提示分配不合理不予分配并返回 B. 所申请的资源未大于其所需资源， 但大于系统此时的可利用资源，提 示分配不合理不予分配并返回。 C. 所申请的资源未大于其所需资源， 亦未大于系统此时的可利用资源，预 分配并进行安全性检查： a. 预分配后系统是安全的，将该进 程所申请的资源予以实际分配并 打印后返回。 b. 与分配后系统进入不安全状态，提示系统不安全并返回。 （4）对输入进行检查，即若输入不符合条件，应当报错并返回重新输入。 3.目的： 根据设计题目的要求，充分地分析和理解题 目，叙述系统的要求，明确程序要求实现的功能以及限制条件。 明白自己需要用代码实现的功能，清楚编写每部分代码的目的，做到有的放矢，有条理不遗漏的用代码实现银行家算法。 1.有三个批处理作业，第一个作业10:00 到达，需要执行2 小时；第二个作业在10:10 到达，需要执行1 小时；第三个作业在10:25 到达，需要执行25 分钟。分别采用先来先服务，短作业优先和最高响应比优先三种调度算法，各自的平均周转时间是多少？ 解： 先来先服务： （结束时间=上一个作业的结束时间+执行时间 周转时间=结束时间-到达时间=等待时间+执行时间） 短作业优先： 1)初始只有作业1，所以先执行作业1，结束时间是12:00，此时有作业2和3； 2)作业3需要时间短，所以先执行； 最高响应比优先： 高响应比优先调度算法既考虑作业的执行时间也考虑作业的等待时间，综合了先来先服务和最短作业优先两种算法的特点。 1)10:00只有作业1到达，所以先执行作业1； 2)12:00时有作业2和3， 作业2：等待时间=12:00-10:10=110m;响应比=1+110/60=2.8； 作业3：等待时间=12:00-10:25=95m，响应比=1+95/25=4.8； 所以先执行作业3 2.在一单道批处理系统中，一组作业的提交时刻和运行时间如下表所示。试计算一下三种作业调度算法的平均周转时间T 和平均带权周转时间W。 （1）先来先服务；（2）短作业优先（3）高响应比优先 解： 先来先服务： 短作业优先： 作业顺序： 1)8:00只有作业1，所以执行作业1； 2)9:00有作业2和3，作业3短，所以先执行3； 3)9:12有作业2和4，作业4短，所以先执行4； 高响应比优先： 作业顺序： 1)8:00只有作业1，所以执行作业1； 2)9:00有作业2和3 作业2等待时间=9:00-8:30=30m，响应比=1+30/30=2； 作业3等待时间=9:00-9:00=0m，响应比=1+0/12=1； 所以执行作业2； 3)9:30有作业3和4 作业3等待时间=9:30-9:00=30m，响应比=1+30/12=3.5； 作业4等待时间=9:30-9:06=24m，响应比=1+24/6=5； 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； 第三章操作系统的答案 1. 高级调度与低级调度的主要任务是什么为什么要引入中级调度 a. 作业调度又称宏观调度或高级调度，其主要任务是按一定的原则对外存上处于后备状态的作业进行选择，给选中的作业分配内存，输入输出设备等必要的资源，并建立相应的进程，以使该作业的进程获得竞争处理机的权利. b. 进程调度又称微观调度或低级调度，其主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程，将处理机分配给它. c. 为了提高内存利用 6.在抢占调度方式中，抢占的原则是什么 a. 优先权原则 b. 短作业（进程）优先原则 c．时间片原则 7. 选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么 a. 面向用户的准则有周转时间短，响应时间快，截止时间的保证，以及优先权准则. b. 面向系统的准则有系统吞吐量高，处理机利用率好，各类资源的平衡利用. 18.何谓死锁产生死锁的原因和必要条件是什么 a. 死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进; b. 产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法； c. 必要条件是: 互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件. 19.在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最容易实现哪种方法使资源的利用率最高 a. 解决死锁可归纳为四种方法: 预防死锁，避免死锁，检测死锁和解除死锁； b. 其中，预防死锁是最容易实现的； c. 避免死锁使资源的利用率最高. 21.在银行家算法的例子中，如果P0发出的请求向量由Request0(0,2,0)改为Request0(0,1,0),问系统可否将资源分配给它 仲恺农业工程学院实验报告纸 东哥 实验三银行家算法 一．实验目的： 1、理解死锁概念，以及死锁产生的必要条件。 2、理解银行家算法基本原理。 3、掌握一种资源和多种资源的银行家算法的设计与实现。 二．实验内容： 1、设计出管理的资源种类和数量 2、设计出银行家算法的基本数据结构 3、设计出完成该资源的银行家算法 4、设计出简单的进程创建、运行资源需求、结束的过程 5、采用高级语言实现该应用程序 三．实验步骤和过程 1.死锁基本概念 所谓死锁: 是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象死锁。 2. 产生死锁的原因 （1.竞争资源引起进程死锁 当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列的等，其数目不 足以满足诸进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。 （2.进程推进顺序不当引起死锁 由于进程在运行中具有异步性特征，这可能使P1和P2两个进程按下述两种顺序向前推进。 （3. P或V操作不当、同类资源分配不均或对某些资源的使用未加限制等等。 3. 产生死锁的必要条件 1）互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。系统中存在临界资源，进程应互斥地使用这些进程。 2）占有和等待条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。 3）不剥夺条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。 4）循环等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···,Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源。造成这组进程处于永远的等待状态！ 4、处理死锁的基本方法 1) 预防死锁。 这是一种较简单和直观的事先预防的方法。方法是通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或者几个，来预防发生死锁。预防死锁是一种较易实现的方法，已被广泛使用。但是由于所施加的限制条件往往太严格，可能会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低。 实验二银行家算法模拟 实验学时：2 实验类型：设计 实验要求：必修 一、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 二、实验内容 （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。 三、实验原理 (一)安全状态 指系统能按照某种顺序如 银行家算法实验报告 关键字：银行家算法、安全状态、不安全状态、向量矩阵、进程、死锁、资源、就绪状态、执行状态、阻塞状态； 一实验名称 进程同步互斥问题 二实验目的 2.1切实加深对进程死锁的认识； 2.2正确理解系统的安全状态与不安全状态； 2.3更进一步地理解和掌握银行家算法； 三实验要求 3.1将本实验分成两个阶段，第一阶段实现系统安全性检测算法； 第二阶段实现银行家算法； 3.2要求用户能自主地输入不同的向量矩阵； 3.3你的程序能正确输出不同的运算结果； 3.4你的程序应具备良好的容错能力； 3.5力求用户界面的简洁美观； 四实验原理 4.1 进程及进程死锁； 4．1．1 进程：是操作系统中最基本、最重要的概念，但直到目前还没有一个统一的定义，下面通过能反映进程实质的几点描述来认识进程： ①进程是程序的一次执行； ②进程是可以和别的计算并发执行的计算； ③进程是程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的 一个独立单位； ④进程是一个具有一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 进程具有几个基本的特征：动态性、并发性、独立性、异步性；每个进程 通常由程序段、数据段和进程控制块三部分组成，其中进程控制块能唯一 标识一个进程。 进程执行时间的间断性，决定了进程可能具有多种状态。事实上，运行中的进程至少具有以下三种基本状态： 就绪状态：进程已获得除处理机以外的所有资源，一旦分到了处理机就可以立即执行，这时进程所处的状态为就绪状态； 执行状态：又称运行状态。当一个进程获得必要的资源，并占有处理机，即在处理机上运行，此时进程所处的状态为执行状态； 阻塞状态：又称等待状态，正在执行的进程，由于发生了某事件而暂时无法执行下去（如等待输入/输出完成），此时进程所处的状态称为阻塞状态。 银行家算法例题 系统中原有三类资源A B、C和五个进程P1、P2、P3、P4、P5, A资源17，B资源5，C资源20。当前(T0时刻)系统资源分配和进程最大需求如下表。 2、是否可以允许以下请求？ (1) T1 时刻：P2 Request2=(0,3,4) ⑵T2 时刻：P4 Request4=(2,0,1) (3)T3 时刻：P1 Request仁(0,2,0) 注：T0 T1 T2 T3时刻是前后顺序，后一时刻是建立在前一时刻的基础上。 解：由题设可知Need二Max-Allocation AvailableA=17-（2+4+4+2+3）=2（原有-分配） 同理AvailableB=3,AvailableC=3 可得TO时刻资源分配表如下所示（表中数据顺序均为 A B C）: 1 表： 安全状态 2、判断T1 T2 T3 时刻是否满足进程请求进行资源分配。 (1)T1 时刻，P2 Request2=(0,3,4) // 第一步判断条件 ①满足Request2=(0,3,4)<=Need2(1,3,4) ②不满足Request2=(0,3,4)<=Available(2,3,3) 故系统不能将资源分配给它，此时P 2必须等待。 (2)T2 时刻，P4 Request4=(2,0,1) // 第一步判断条件①满足Request4=(2,0,1)<=Need4(2,2,1) ②满足Request4=(2,0,1)<=Available(2,3,3) // 第二步修改Need、Available 、Allocation 的值Available=Available-Request4= (0,3,2) Allocation4=Allocation4+Request4=(4,0,5) Need4=Need4-Request4=(0,2,0) // 第三步执行安全算法，找安全序列 (注解：先写上work,其初值是系统当前进行试分配后的 Available(0,3,2) ，找五个进程中Need小于work的进程，比如Need4<=Wor满足，则将P4写在第一行的最前面，同时写出P4的Need 和Allocation ，以此类推)银行家算法实验报告
实验二 银行家算法报告
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操作系统之调度算法和死锁中的银行家算法习题答案
《银行家算法的模拟实现》—实验报告
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编程序模拟银行家算法
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