操作系统课程设计——银行家算法的模拟实现.doc

### 操作系统课程设计——银行家算法的模拟实现 #### 银行家算法原理与应用 银行家算法是用于预防死锁的一种策略性方法，主要用于操作系统中的资源管理。其核心思想是通过模拟银行家对贷款申请者的评估过程来决定是否分配资源给进程。 ##### 银行家算法的基本原则： 1. **最大需求限制**：当一个进程或用户（可视为顾客）对资源的最大需求量不超过系统现有的资源量时，系统接纳该用户。 2. **分期贷款**：用户可以分批请求资源，但总的请求量不能超过其最大需求量。 3. **推迟支付**：当系统现有资源不足以满足用户的当前需求时，用户的请求可以被延迟，确保用户最终能够在有限的时间内获得所需资源。 4. **有限时间内归还**：一旦用户获得了所有所需的资源，必须能够在有限的时间内归还所有资源。 #### 实验内容概述 本实验旨在通过模拟实现银行家算法，理解并掌握其工作原理及其在操作系统中的应用。具体包括以下几个方面： 1. **实验目标**：理解银行家算法的工作机制，学会如何使用银行家算法进行资源分配。 2. **实验步骤**： - **银行家算法实现**：根据进程提出的资源请求，判断是否满足资源分配的条件，并进行资源分配。 - **安全性检查**：在资源分配后，执行安全性检查，判断系统是否处于安全状态。 3. **算法流程**： - **银行家算法**： 1. 当进程提出资源请求时，首先检查该请求是否不超过其最大需求。 2. 如果不超过最大需求，则进一步检查是否不超过系统可用资源。 3. 如果满足以上两个条件，则试探性地分配资源，并更新系统状态。 4. 执行安全性检查，判断系统是否处于安全状态。如果安全，则正式分配资源；如果不安全，则恢复资源分配状态，让进程等待。 5. 使用循环语句实现是否继续资源请求的选择。 - **安全性检查算法**： 1. 初始化工作向量`Work`和完成向量`Finish`。 2. 查找符合条件的进程：尚未完成且需求不超过可用资源。 3. 对符合条件的进程分配资源，并更新工作向量。 4. 重复上述过程，直到所有进程都完成或者发现无法使所有进程完成的情况。 #### 算法流程图与具体实现 在实验报告中，提供了银行家算法流程图以及安全性检查算法流程图。这些流程图清晰地展示了算法的具体执行步骤，有助于理解整个过程。 1. **银行家算法流程图**：详细介绍了进程提出资源请求到资源分配的过程，包括对请求的验证、资源分配尝试、安全性检查等关键步骤。 2. **安全性检查算法流程图**：展示了如何通过设置工作向量和完成向量来进行安全性检查的过程，包括寻找符合条件的进程、分配资源、更新工作向量等内容。 #### 实验步骤详解 1. **银行家算法**： - 进程i提出资源请求； - 验证请求是否不超过最大需求； - 检查请求是否不超过系统可用资源； - 更新系统状态，包括可用资源、已分配资源和剩余需求； - 执行安全性检查，确保系统安全； - 使用循环语句判断是否继续资源请求。 2. **安全性检查算法**： - 初始化工作向量`Work`和完成向量`Finish`； - 查找未完成且需求不超过可用资源的进程； - 分配资源，并更新工作向量； - 重复以上过程，直到所有进程完成或无法继续。 #### 结论 通过本次实验，我们不仅掌握了银行家算法的基本原理和应用，还深入理解了其在操作系统资源管理中的重要作用。此外，通过实际编程实现，进一步巩固了理论知识，提高了解决实际问题的能力。