银行家算法
1． 实验目的和要求
银行家算法是避免死锁的一种重要方法，要求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。
2． 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。
3． 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。
4． 参考程序
#include "string.h"
#include "iostream.h"
#define M 5 //总进程数
#define N 3 //总资源数
#define FALSE 0
#define TRUE 1
//M个进程对N类资源最大资源需求量
int MAX[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};
//系统可用资源数
int AVAILABLE[N]={10,5,7};
//M个进程已经得到N类资源的资源量
int ALLOCATION[M][N]={{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}};
//M个进程还需要N类资源的资源量
int NEED[M][N]={{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};
int Request[N]={0,0,0};
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5 银行家算法实现
5.1 实验类型
设计型（4学时）。
5.2 实验目的
1) 理解死锁避免相关内容；
2) 掌握银行家算法主要流程；
3) 掌握安全性检查流程。
5.3 实验描述
本实验主要对操作系统中的死锁预防部分的理论进行实验。要求实验者设计一个程序，该程序可对每一次资源申请采用银行家算法进行分配。
5.4 实验内容
1) 设计多个资源（≥3）；
2) 设计多个进程（≥3）；
3) 设计银行家算法相关的数据结构；
4) 动态进行资源申请、分配、安全性检测并给出分配结果。
5.5 实验要求
1) 编写程序完成实验内容；
2) 画出安全性检测函数流程图；
3) 撰写实验报告。
5.6 测试要求
1) 进行Request请求，输入参数为进程号、资源号和资源数；
2) 进行3次以上的Request请求；
3) 至少进行1次资源数目少于可用资源数，但不安全的请求。
5.7 相关知识
5.7.1 银行家算法的数据结构
1) 可利用资源向量Available。其中每个元素代表每类资源的数目。
2) 最大需求矩阵Max。其中每个元素代表每个进程对于每类资源的最大需求量。Max[i，j]=K表示i进程对于j类资源的最大需求量为K。
3) 分配矩阵Allocation。其中每个元素代表每个进程已得到的每类资源的数目。
4) 需求矩阵Need。其中每个元素代表每个进程还需要的每类资源的数目。
5.7.2 银行家算法
Request i [j]=K表示进程Pi需要K个j类资源。
1） 如果Request i [j]≤Need[i , j]，便转向步骤2，否则认为出错。
2） 如果Request i [j]≤Available[j]，便转向步骤3，否则表示无足够资源，Pi需等待；
3） 系统尝试分配资源给Pi；
4） 系统进行安全性检查，检查此次资源分配后，系统是否安全。如果安全，则正式分配资源，否则撤销此次分配。
5.7.3 安全性算法
1） 设置两个向量：工作向量Work和Finish。算法开始时Work=Available；Finish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，令Finish[i]=False；如果有足够的资源分配给进程，则令Finish[i]=True。
2） 从进程集合中找到一个能满足下列条件的进程：Finish[i]=False；Need[i，j] ≤ Work[j]，若找到，执行步骤3），否则，执行步骤4）；
3） Pi获得所需资源后，可顺利执行指导完成，并释放它占有的资源。并执行：
Work[j]=Work[j]+Allocation[i , j]；
Finish[i] = True；
到第2）步。
4) 直到所有Finish[i]=True，表示系统处于安全状态；否则系统处于不安全状态。
5.8 实验设备
PC机1台，要求安装DOS7.1、Turbo C3.0、Windows2000。
5.9 实验成绩评定
实验成绩评定方式包含实验报告成绩、实验过程成绩两个部分，其中实验过程成绩占60%、实验报告成绩占40%，如果其中任何一个部分成绩不及格，则总成绩按不及格处理。
5.10 实验报告
按照实验目的、实验内容、实验要求、实验设备、测试等部分进行组织。
5.11 实验思考
1） 针对死锁有哪些可行方案？
2） 死锁解除的难点是什么？
2021-12-13 15:02:55
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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。
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。
系统能显示各个进程申请和释放资源，以及系统动态分配资源的过程，便于用户观察和分析；
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