软件课程设计报告.docx

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软件课程设计报告

软件课程设计综合实验报告

专业：

__________网络工程_________________

年级：

__________07级_________________

姓名：

__________仇慎超_______________

学号：

__________070602122________________

提交日期：

______2010.11.22_______________

1．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。

2．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。

3．实验要求：

1）编写程序完成实验内容；

2）在实验报告中画出银行家和安全性检查函数流程图；

3）撰写实验报告。

4．实验环境：

VC++6.0

5．程序设计和说明：

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。

2）银行家算法

Requesti[j]=K表示进程Pi需要K个j类资源。

（1）如果Requesti[j]≤Need[i,j]，便转向步骤2，否则认为出错。

（2）如果Requesti[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。

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。

6、流程图：

NO

YES

NO

YES

NO

YES

7、实验代码：

#include

#include

#include

#defineFalse0

#defineTrue1

intMax[100][100]={0};//各进程所需各类资源的最大需求

intAvaliable[100]={0};//系统可用资源

charname[100]={0};//资源的名称

intAllocation[100][100]={0};//系统已分配资源

intNeed[100][100]={0};/还需要资源

intRequest[100]={0};//请求资源向量

inttemp[100]={0};//存放安全序列

intWork[100]={0};//存放系统可提供资源

intM=100;//作业的最大数为100

intN=100;//资源的最大数为100

intMiddle[100]={0};

intchangdata（inti）//进行资源分配

{

intj;

for（j=0;j

Avaliable[j]=Avaliable[j]-Request[j];

Allocation[i][j]=Allocation[i][j]+Request[j];

Need[i][j]=Need[i][j]-Request[j];

}

return1;

}

voidshowdata（）//显示资源矩阵

{

inti,j;

cout<<"系统目前可用的资源[Avaliable]:

"<

for（i=0;i

cout<

cout<

for（j=0;j

cout<

cout<

cout<<"MaxAllocationNeed"<

cout<<"进程名";

for（j=0;j<3;j++）{

for（i=0;i

cout<

cout<<"";

}

cout<

for（i=0;i

cout<<""<

for（j=0;j

cout<

cout<<"";

for（j=0;j

cout<

cout<<"";

for（j=0;j

cout<

cout<

}

}

voidshare（）//利用银行家算法对申请资源对进行判定

{

charch;

inti=0,j=0;

ch='y';

cout<<"请输入要求分配的资源进程号（0-"<

";

cin>>i;//输入须申请的资源号

cout<<"请输入进程"<

"<

for（j=0;j

{

cout<

";

cin>>Request[j];//输入需要申请的资源

}

for（j=0;j

if（Request[j]>Need[i][j]）//判断申请是否大于需求，若大于则出错

{

cout<<"进程"<

cout<<"分配不合理，不予分配！

"<

ch='n';

break;

}

else{

if（Request[j]>Avaliable[j]）//判断申请是否大于当前资源，若大于则

{

cout<<"进程"<

cout<<"分配出错，不予分配!

"<

ch='n';

break;

}

}

}

if（ch=='y'）{

changdata（i）;//根据进程需求量变换资源

showdata（）;//根据进程需求量显示变换后的资源

safe（）;//根据进程需求量进行银行家算法判断

}

}

intsafe（）//安全性算法

{

inti,k=0,m,apply,Finish[100]={0};

intj;

intflag=0;

Work[0]=Avaliable[0];

Work[1]=Avaliable[1];

Work[2]=Avaliable[2];

for（i=0;i

apply=0;

for（j=0;j

if（Finish[i]==False&&Need[i][j]<=Work[j]）{

apply++;

if（apply==N）{

for（m=0;m

Work[m]=Work[m]+Allocation[i][m];//变分配数

Finish[i]=True;

temp[k]=i;

i=-1;

k++;

flag++;

}

}

}

}

for（i=0;i

if（Finish[i]==False）{

cout<<"系统不安全"<

return-1;

}

}

cout<<"系统是安全的!

"<

cout<<"分配的序列:

";

for（i=0;i

cout<

if（i";

}

cout<

return0;

}

voidaddresources（）{//添加资源

intn,flag;

cout<<"请输入需要添加资源种类的数量:

";

cin>>n;

flag=N;

N=N+n;

for（inti=0;i

cout<<"名称:

";

cin>>name[flag];

cout<<"数量:

";

cin>>Avaliable[flag++];

}

showdata（）;

safe（）;

}

voiddelresources（）{//删除资源

charming;

inti,flag=1;

cout<<"请输入需要删除的资源名称：

";

do{

cin>>ming;

for（i=0;i

if（ming==name[i]）{

flag=0;

break;

}

if（i==N）

cout<<"该资源名称不存在，请重新输入：

";

}

while（flag）;

for（intj=i;j

{

name[j]=name[j+1];

Avaliable[j]=Avaliable[j+1];

}

N=N-1;

showdata（）;

safe（）;

}

voidchangeresources（）{//修改资源函数

cout<<"系统目前可用的资源[Avaliable]:

"<

for（inti=0;i

cout<

"<

cout<<"输入系统可用资源[Avaliable]:

"<

cin>>Avaliable[0]>>Avaliable[1]>>Avaliable[2];

cout<<"经修改后的系统可用资源为"<

for（intk=0;k

cout<

"<

showdata（）;

safe（）;

}

voidaddprocess（）{//添加作业

intflag=M;

M=M+1;

cout<<"请输入该作业的最打需求量[Max]"<

for（inti=0;i

cout<

";

cin>>Max[flag][i];

Need[flag][i]=Max[flag][i]-Allocation[flag][i];

}

showdata（）;

safe（）;

}

intmain（）//主函数

{

inti,j,number,choice,m,n,flag;

charming;

cout<<"*****************资源管理系统的设计与实现*****************"<

cout<<"请首先输入系统可供资源种类的数量:

";

cin>>n;

N=n;

for（i=0;i

{

cout<<"资源"<

";

cin>>ming;

name[i]=ming;

cout<<"资源的数量:

";

cin>>number;

Avaliable[i]=number;

}

cout<

cout<<"请输入作业的数量:

";

cin>>m;

M=m;

cout<<"请输入各进程的最大需求量（"<

"<

for（i=0;i

for（j=0;j

cin>>Max[i][j];

do{

flag=0;

cout<<"请输入各进程已经申请的资源量（"<

"<

for（i=0;i

for（j=0;j

cin>>Allocation[i][j];

if（Allocation[i][j]>Max[i][j]）

flag=1;

Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];

}

if（flag）

cout<<"申请的资源大于最大需求量，请重新输入!

\n";

}

while（flag）;

for（i=0;i<100;i++）

{

staticintj=0;

for（intk=0;k

Middle[i]+=Allocation[k][j];

}

j++;

}

for（i=0;i<100;i++）

{

Avaliable[i]-=Middle[i];

}

showdata（）;//显示各种资源

safe（）;//用银行家算法判定系统是否安全

while（choice）

{

cout<<"**************银行家算法演示***************"<

cout<<"1:

增加资源"<

cout<<"2:

删除资源"<

cout<<"3:

修改资源"<

cout<<"4:

分配资源"<

cout<<"5:

增加作业"<

cout<<"0:

离开"<

cout<<"*******************************************"<

cout<<"请选择功能号：

";

cin>>choice;

switch（choice）

{

case1:

addresources（）;break;

case2:

delresources（）;break;

case3:

changeresources（）;break;

case4:

share（）;break;

case5:

addprocess（）;break;

case0:

choice=0;break;

default:

cout<<"请正确选择功能号（0-5）!

"<

}

}

return1;

}

6．测试结果：

***********************资源管理系统的设计与实现***************************

请首先输入系统可供资源种类的数量:

3

资源1的名称：

A

资源的数量：

10

资源2的名称：

B

资源的数量：

5

资源3的名称：

C

资源的数量：

7

请输入作业的数量：

5

请输入各进程的最大需求量（5*3矩阵）[Max]:

753

322

902

222

433

请输入各进程已经申请的资源量（5*3矩阵）[Allocation]:

010

200

302

211

002

系统目前可用的资源[Avaliable]:

ABC

332

MaxAllocationNeed

进程名ABCABCABC

0753010743

1322200122

2902302600

3222211011

4433022431

系统是安全的！

分配的序列：

1->3->0->2->4

*******************银行家算法演示********************

1：

增加资源

2：

删除资源

3：

修改资源

4：

分配资源

5：

增加作业

0：

离开

*****************************************************

请选择功能号：

4

请输入要求分配的资源进程号（0-4）:

1

请输入进程1申请的资源：

102

A:

B:

C:

系统目前可用的资源[Avaliable]:

ABC

230

MaxAllocationNeed

进程名ABCABCABC

0753010743

1322302020

2902302600

3222211011

4433002431

系统是安全的！

分配的序列：

1->3->0->2->4

*******************银行家算法演示********************

1：

增加资源

2：

删除资源

3：

修改资源

4：

分配资源

5：

增加作业

0：

离开

*****************************************************

请选择功能号:

8、实验思考：

1）针对死锁有哪些可行的解决方案？

1.预防死锁。

该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几个条件，来预防发生死锁。

但由于所施加的限制条件旺旺太严格，因而可能会导致系统资源利用率和系统吞吐率低。

2.避免死锁。

该方法同样是属于事先预防的策略，但它并不须事先采取各种限制措施去破坏产生死锁的四个必要条件，而是在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。

3.这种方法并不事先采取任何限制性措施，也不必检查系统是否已经进入不安全区，而是允许系统在运行过程中发生死锁。

但可通过系统所设置的检测机构，及时的检测出死锁的发生，并精确地确定与死锁有关的进程和资源。

4.解除死锁。

这是与检测死锁相配套的一种措施。

当检测到系统中已发生死锁时，须将进程从死锁状态中解脱出来。

常用的实施方法是撤销或挂起一些进程，以便回收一些资源，再将这些资源分配给已经处于阻塞状态的进程，使之转为就绪状态，以继续运行。

2）死锁解除的难点是什么？

1..剥夺资源。

从其它进程剥夺足够数量的资源给死锁进程，以解决死锁状态

2.撤销进程。

最简单的撤销进程的方法是使全部死锁进程都夭折；稍微温和一点的方法是按照某种顺序逐个地撤销进程，直至没有足够的资源可用，使死锁状态消除为止。

8、实验体会：

为期几周的软件课程设计终于即将结束了，这几周的实验对于一个有志于软件方向的我来说是极其重要的。

它让我开始由基层对软件资源有了一定的了解。

让我对进程的管理、资源分配以及死锁解锁的等认识更加深入了。

对于以后的软件开发工作起到了很大的影响，让我的目光不仅仅局限于表层的现象，使我可以更加具体切有针对性的处理这方面的问题，不再捉足见肘。

在实验中尤其让我深受启发的便是这次银行家算法程序，原先我对于银行家算法也只是止步于理论的阶段，从来没有想到过具体实现时还有这么多问题要考虑。

首先遇见的便是资源分配的问题，如何更加合理的分配系统资源，如何分配需求矩阵，成了最大的问题，它直接影响的后面程序的编写，最后迫不得以请教了很多的同学借鉴了他们的方法，预先在草稿上面模拟计算出大概的方案，方才最终解决了问题。

其次的问题便是安全性检查的问题了，怎样用程序完美的执行检查，对于一个不经常接触C程序编程的人来说也是一个挑战，不过经过努力最终还是圆满解决了。

这次的软件综合实验不仅在知识上，也在观念上给了我极大的启发。

这是一笔无形的财富，也让我能够在今后的生活中能够走的更远。