银行家算法课程设计报告

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操作系统课程设计报告课程设计题目:银行家算法的设计与实现学生姓名:张海扬学院:信息工程学院系别:软件工程系专业:软件工程班级:软件10—1班指导教师:马志强副教授刑红梅讲师20013年1月9日学校代码:10128学号:20102020205062操作系统课程设计报告内蒙古工业大学课程设计任务书(二)学院(系):信息学院软件工程系课程名称:操作系统课程设计指导教师(签名):专业班级:软件10-1学生姓名:张海扬学号:201020205062一、课程设计题目银行家算法的设计与实现二、课程设计的目的通过银行家算法设计与实现,可以加深学生对死锁的理解,掌握死锁的预防、避免、检测和解除的基本原理,重点掌握死锁的避免方法—银行家算法。使学生初步具有研究、设计、编制和调试操作系统模块的能力。三、课程设计的主要内容和要求(包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等)技术参数:WindowsXP系统,VC++6.0开发工具。设计要求:1.设计银行家算法的核心数据结构、安全性检查算法;2.画出银行家算法流程图;3.编程实现算法功能;4.编写课程设计说明书。工作量要求:完成以上设计要求中的所有算法功能。四、工作进度安排周一:布置、讲解题目,收集资料;周二:系统分析,算法设计;周三:编制、调试程序;周四:测试系统,形成设计结论,编写课设报告;周五:系统及材料验收,课设答辩。五、主要参考文献[1]张尧学编.计算机操作系统教程(第三版)习题解答与实验指导.北京:清华大学出版社,2006[2]汤子瀛主编.计算机操作系统(第三版).西安:西安电子科技大学出版社,2001[3]张坤等编.操作系统实验教程.北京:清华大学出版社,2008审核批准意见系(教研室)主任(签字)操作系统课程设计报告摘要Dijkstra的银行家算法是最有代表性的避免死锁的算法,该算法由于能用于银行系统现金贷款的发放而得名。银行家算法是在确保当前系统安全的前提下推进的。对进程请求先进行安全性检查,来决定资源分配与否,从而确保系统的安全,有效的避免了死锁的发生。该论文在理解和分析了银行家算法的核心思想以及状态的本质涵义的前提下,对算法的实现在总体上进行了设计,包括在对算法分模块设计,并对各个模块的算法思想通过流程图表示,分块编写代码,并进行测试,最后进行程序的测试,在设计思路上严格按照软件工程的思想执行,确保了设计和实现的可行,可信。代码实现采用C语言。关键词:银行家算法;死锁;避免死锁;安全性序列操作系统课程设计报告ThebankerDijkstraalgorithmisthemostrepresentativeofavoiddeadlockalgorithm,thisalgorithmcanbeusedinthebankingsystemduetocashthereleaseoftheloananditsname.Bankersalgorithmistoensurethesafetyinthecurrentsystemunderthepremiseoftheadvance.Toprocessrequesttosafetyinspectiontodetermineresourceallocationornot,soastoensurethesecurityofthesystem,effectiveavoiddeadlocksoccur.Thepaperintheunderstandingandanalysisofthebankeralgorithmisthecoreideaofthestateandtheessenceofthemeaningonthepremiseoftherealizationofthealgorithmintheoveralldesign,includinginthealgorithmpointsmoduledesign,andeachmodulealgorithmthoughtthroughtheflowchart,saidblockcoding,andtesting,theprogramtesting,inthedesignideainstrictaccordancewiththeconceptofsoftwareengineeringimplementation,toensurethatthedesignandimplementationofisfeasibleandreliable.UsingClanguagecoderealization.Keywords:bankersalgorithm;Deadlock;Avoiddeadlock;Safetysequence操作系统课程设计报告目录一.绪论...............................................................11.1课题背景........................................................11.2课题意义........................................................11.3银行家算法......................................................11.4死锁............................................................21.5安全性序列......................................................2二.需求分析..........................................................32.1问题描述........................................................32.2基本要求........................................................32.3数据流模型......................................................3三.概要设计...........................................................43.1模块的划分......................................................43.2模块调用关系....................................................4四.详细设计...........................................................54.1初始化..........................................................54.2银行家算法......................................................54.3安全性检查算法..................................................6五.各算法流程图.......................................................75.1初始化算法流程图:..............................................7..................................................................85.2银行家算法流程图:..............................................85.3安全性算法流程图:..............................................9六.程序运行截图......................................................106.1按提示输入各个进程以及资源的情况。.............................106.2初始化系统资源模块Init的测试..................................116.3安全模块Safe的调试............................................12七.总结..............................................................12八.教材及主要参考资料..............................................13源程序清单............................................................13操作系统课程设计报告一.绪论1.1课题背景在多道程序系统中,虽可以借助多个进程的并发执行来改善系统的资源利用率,提高系统吞吐量,但可能发生一种危险——死锁,即多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局,若无外力作用,将无法再向前推进。如此,寻求一种避免死锁的方法便显得有为重要。死锁的产生一般的原因有两点:竞争资源和进程间推进顺序非法。因此,我们只需在当前的有限资源下,找到一组合法的执行顺序,便能很好的避免死锁,我们称它为安全序列。而银行家算法起源于银行系统的发放贷款,和计算机操作系统的资源分配完全符合,因此可以借鉴该算法的思想,设计出一种有效的算法程序,解决该问题。1.2课题意义(1)运用软件工程的方法指导设计和实现,即是对这学期刚刚学过的软件工程课的复习,又是一次实战演练,从而提高自己的分析问题,解决问题和动手能力;(2)通过整个算法的设计与实现进一步加深了对算法的理解和多道程序下的计算机系统资源分配现状,为以后进一步的学习打下了良好的基础。1.3银行家算法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。为保证资金的安全,银行家规定:(1)当一个顾客对资金的最大需求量不超过银行家现有的资金时就可接纳该顾客;(2)顾客可以分歧贷款,但贷款的总数不能超过最大需求量;操作系统课程设计报告2(3)当银行家现有的资金不能满足顾客尚需的贷款数额时,对顾客的贷款可推迟支付,但总能使顾客在有限的时间里得到贷款;(4)当顾客得到所需的全部资金后,一定能在有限的时间里归还所有的资金.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。1.4死锁死锁是进程死锁的简称,是由Dijkstra于1965年研究银行家算法时首先提出来的。是指多个进程循环等待它方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。很显然,如果没有外力的作用,那麽死锁涉及到的各个进程都将永远处于封锁状态。它是计算机操作系统乃至并发程序设计中最难处理的问题之一。实际上,死锁问题不仅在计算机系统中存在,在我们日常生活中它也广泛存在。在计算机系统中,涉及软件,硬件资源都可能发生死锁。例如:系统中只有一台CD-ROM驱动器和一台打印机,某一个进程占有了CD-ROM驱动器,又申请打印机;另一进程占有了打印机,还申请CD-ROM。结果,两个进程都被阻塞,永远也不能自行解除。1.5安全性序列安全序列的的实际意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