計算機(jī)操作系統(tǒng)的銀行家算法相信很多小伙伴都一知半解，下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了計算機(jī)操作系統(tǒng)的銀行家算法的相關(guān)知識，希望對大家有幫助!

　　計算機(jī)操作系統(tǒng)的銀行家算法

　　一、需求分析

　　1、進(jìn)程的狀態(tài)有：就緒，等待和完成。當(dāng)系統(tǒng)不能滿足進(jìn)程的資源請求時，進(jìn)程出于等待狀態(tài)。資源需求總量表示進(jìn)程運行過程中對資源的總的需求量。已占資源量表示進(jìn)程目前已經(jīng)得到但還為歸還的資源量。因此，進(jìn)程在以后還需要的剩余資源量等于資源需要總量減去已占資源量。陷入每個進(jìn)程的資源需求總量不應(yīng)超過系統(tǒng)擁有的資源總量。

　　2、銀行家算法分配資源的原則是：當(dāng)某個進(jìn)程提出資源請求時，假定先分配資源給它，然后查找各進(jìn)程的剩余請求，檢查系統(tǒng)的剩余資源量是否由于進(jìn)程的分配而導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖。若能，則讓進(jìn)程等待，否則，讓進(jìn)程的假分配變?yōu)檎娣峙洹?/p>

　　(1)查找各進(jìn)程的剩余請求，檢查系統(tǒng)的剩余資源量是否能滿足其中一進(jìn)程，如果能，則轉(zhuǎn)B)。

　　(2)將資源分配給所選的進(jìn)程，這樣，該進(jìn)程已獲得資源最大請求，最終能運行完成。標(biāo)記這個進(jìn)程為終止進(jìn)程，并將其占有的全部資源歸還給系統(tǒng)。

　　重復(fù)第(1)步(2)步，直到所有進(jìn)程都標(biāo)記為終止進(jìn)程，或知道一個死鎖發(fā)生。若所有進(jìn)程都標(biāo)記為終止進(jìn)程，則系統(tǒng)的初始狀態(tài)是安全的，否則為不安全的。若安全，則正式將資源分配給它，否則，假定的分配作廢，讓其等待。

　　二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　1、設(shè)計分析

　　當(dāng)某個進(jìn)程對某類資源提出請求時，假定先分配資源給它，然后查找各進(jìn)程的剩余請求，檢查系統(tǒng)的剩余資源量是否由于進(jìn)程的分配而導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖。若能，則讓進(jìn)程等待，否則，讓進(jìn)程的假分配變?yōu)檎娣峙洹?/p>

　　2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　(1)可利用資源向量Available。這是一個含有m個元素的數(shù)組，其中的每一個元素代表一類可利用的資源數(shù)目，其初始值是系統(tǒng)中所配置的該類全部可利用資源的數(shù)目，其中的每一個元素代表一類可利用的資源數(shù)目，其初始值是系統(tǒng)中所配置的該類全部可利用資源的數(shù)目，其數(shù)值隨該類資源的分配和回首而動態(tài)的改變，如果Available=K，則代表Rj類資源K個。

　　(2)最大需求矩陣Max。這是一個n×m的矩陣，它定義了系統(tǒng)中n個進(jìn)程中的每一個進(jìn)程對m類資源的最大需求。

　　(3)分配矩陣Allocation。這也是一個n×m的矩陣，它定義了系統(tǒng)中每一類資源當(dāng)前已分配給每一進(jìn)程的資源數(shù)。

　　(4)需求矩陣Need。這也是一個n×m的矩陣，用以表示每一個進(jìn)程還需要各類資源數(shù)。

　　3、銀行家算法

　　設(shè)Requesti是進(jìn)程Pi的請求向量，如果Requesti[j]=K，表示進(jìn)程Pi需要K個Rj類型的資源。當(dāng)Pi發(fā)出資源請求后，系統(tǒng)按照以下步驟進(jìn)行檢查：

　　A：如果Requesti[j]<=Need[i,j]，執(zhí)行B，否則認(rèn)為出錯，因為它需要的資源數(shù)已經(jīng)超過它所宣布的最大值。

　　B: 如果Requesti[j]<=Available[j]，轉(zhuǎn)向步驟C，否則尚無足夠資源，Pi必須等待。

　　C:系統(tǒng)試探著把資源分配給進(jìn)程Pi，并修改下面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)值：

　　Available[j]:= Available[j]- Requesti[j];

　　Allocation[i,j]:=Allocation[i,j]+ Requesti[j];

　　Need[i,j]:= Need[i,j]- Requesti[j];

　　D:系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，檢查此次自奧運分配后系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。若安全，才正式將資源分配給進(jìn)程Pi，以完成本次分配，否則，將本次的試探分配作廢，恢復(fù)原來的資源分配狀態(tài)，讓進(jìn)程Pi等待。

　　設(shè)置WORK[R]是系統(tǒng)可提供給進(jìn)程繼續(xù)運行所需的各類資源數(shù)目, 剛開始 系統(tǒng)可提供給進(jìn)程繼續(xù)運行所需的j類資源數(shù)目,FINISH[i]檢查安全性是否通過。

　　4、程序流程圖

　　三、總結(jié)和體會

　　通過在劉玉宏老師的幫助下，我成功的完成了這次課程設(shè)計，雖然其中存在很多的不足。在這個銀行家算法課程設(shè)計中，利用二維數(shù)組作為基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用以存儲資源及進(jìn)程信息，利用check()函數(shù)來判斷進(jìn)程執(zhí)行是否安全，通過二維數(shù)組和distribute ()和restore()函數(shù)很好的解決了進(jìn)程的分配及撤銷問題。

　　實驗中我使用當(dāng)一個進(jìn)程不滿足安全狀態(tài)時緊接著查找它的下一個進(jìn)程，若下一個進(jìn)程滿足則給予分配資源，然后又返回從頭開始才找滿足安全狀態(tài)的進(jìn)程，經(jīng)過劉老師的課堂講解我知道還可以按照進(jìn)程的編號從小到大一次下循環(huán)查找，直到進(jìn)程執(zhí)行完畢。

　　不同的算法可以實現(xiàn)相同的功能，這是我從本次實驗中深深體會到的，因而在今后的學(xué)習(xí)中遇到問題我會嘗試著用的不同的方法來解決，有時候換個角度可以很方便的解決問題。

　　附：計算機(jī)操作系統(tǒng)的銀行家算法主要清單

　　#include <string.h>

　　#include <iostream.h>

　　#define FALSE 0

　　#define TRUE 1

　　#define W 10

　　#define R 10

　　int M ; //總進(jìn)程數(shù)

　　int N ; //資源種類

　　int All[W];//各種資源的數(shù)目總和

　　int Max[W][R]; //M個進(jìn)程對N類資源最大資源需求量

　　int Available[R]; //系統(tǒng)可用資源數(shù)

　　int Allocation[W][R]; //M個進(jìn)程已經(jīng)得到N類資源的資源量

　　int Need[W][R]; //M個進(jìn)程還需要N類資源的資源量

　　int Request[R]; //請求資源個數(shù)

　　void output() //輸出資源分配情況

　　{

　　int i,j;

　　cout<<endl<<"*************************"<<endl;

　　cout<<"各種資源的總數(shù)量:"<<endl;

　　for (j=0;j<N;j++)

　　cout<<" 資源"<<j<<": "<<All[j]<<endl;

　　cout<<endl;

　　cout<<"*************************"<<endl;

　　cout<<"目前各種資源可利用的數(shù)量為:"<<endl;

　　for (j=0;j<N;j++)

　　cout<<" 資源"<<j<<": "<<Available[j]<<endl;

　　cout<<endl<<endl;

　　cout<<"*************************"<<endl;

　　cout<<"各進(jìn)程還需要的資源數(shù)量:"<<endl;

　　for (j=0;j<N;j++)

　　{ cout<<" 資源"<<j<<" "; }

　　cout<<endl;

　　for (i=0;i<M;i++)

　　{

　　cout<<"進(jìn)程"<<i<<": ";

　　for (j=0;j<N;j++)

　　cout<<Need[i][j]<<" ";;

　　cout<<endl;

　　}

　　cout<<endl;

　　cout<<"**************************"<<endl;

　　cout<<"各進(jìn)程已經(jīng)分配得到的資源量: "<<endl<<endl;

　　for (j=0;j<N;j++)

　　{ cout<<" 資源"<<j<<" "; }

　　cout<<endl;

　　for (i=0;i<M;i++)

　　{

　　cout<<"進(jìn)程"<<i<<": ";

　　for (j=0;j<N;j++)

　　cout<<Allocation[i][j]<<" ";

　　cout<<endl;

　　}

　　cout<<endl;

　　}

　　void distribute(int k) ///////////////////分配資源

　　{

　　int j;

　　for (j=0;j<N;j++)

　　{

　　Available[j]=Available[j]-Request[j];

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

　　Need[k][j]=Need[k][j]-Request[j];//第k個進(jìn)程對第j中資源還需要的資源量

　　}

　　}

　　void restore(int k) //如果分配失敗，則恢復(fù)原來的資源分配狀態(tài)

　　{

　　int j;

　　for (j=0;j<N;j++)

　　{

　　Available[j]=Available[j]+Request[j];

　　Allocation[k][j]=Allocation[k][j]-Request[j];

　　Need[k][j]=Need[k][j]+Request[j];

　　}

　　}

　　int check() //檢查安全性

　　{

　　int WORK[R],FINISH[W];//WORK[R]是系統(tǒng)可提供給進(jìn)程繼續(xù)運行所需的各類資源數(shù)目

　　int i,j;

　　for(j=0;j<N;j++) WORK[j]=Available[j];//剛開始 系統(tǒng)可提供給進(jìn)程繼續(xù)運行所需的j類資源數(shù)目 等于j類可用資源數(shù)目

　　for(i=0;i<M;i++) FINISH[i]=FALSE;

　　for(i=0;i<M;i++)

　　{

　　for(j=0;j<N;j++)

　　{

　　if(FINISH[i]==FALSE&&Need[i][j]<=WORK[j])

　　{

　　WORK[j]=WORK[i]+Allocation[i][j];

　　}

　　}

　　FINISH[i]=TRUE;

　　}

　　for(i=0;i<M;i++)

　　{

　　if(FINISH[i]==FALSE)

　　{

　　cout<<endl;

　　cout<<" 系統(tǒng)不安全! 本次資源申請不成功!!!"<<endl;

　　cout<<endl;

　　return 1;

　　}

　　else

　　{

　　cout<<endl;

　　cout<<" 經(jīng)安全性檢查，系統(tǒng)安全，本次分配成功。"<<endl;

　　cout<<endl;

　　}

　　}

　　return 0;

　　}

　　void bank() //銀行家算法

　　{

　　int i=0,j=0;

　　char flag='Y';

　　while(flag=='Y'||flag=='y')

　　{

　　i=-1;

　　while(i<0||i>=M)

　　{

　　cout<<"***********************************"<<endl;

　　cout<<endl<<" 請輸入需申請資源的進(jìn)程號:";

　　cin>>i;

　　if(i<0||i>=M) cout<<" 輸入的進(jìn)程號不存在，重新輸入!"<<endl;

　　}

　　for (j=0;j<N;j++)

　　{

　　cout<<" 資源"<<j<<": ";

　　cin>>Request[j];

　　if(Request[j]>Need[i][j]) //若請求的資源數(shù)大于進(jìn)程還需要i類資源的資源量j

　　{

　　cout<<endl<<" 進(jìn)程"<<i<<"申請的資源數(shù)大于進(jìn)程"<<i<<"還需要"<<j<<"類資源的數(shù)量!";

　　cout<<" 若繼續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)將處于不安全狀態(tài)!"<<endl;

　　flag='N';

　　break;

　　}

　　else

　　{

　　if(Request[j]>Available[j]) //若請求的資源數(shù)大于可用資源數(shù)

　　{

　　cout<<endl<<" 進(jìn)程"<<i<<"申請的資源數(shù)大于系統(tǒng)可用"<<j<<"類資源的數(shù)量!";

　　cout<<" 若繼續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)將處于不安全狀態(tài)!"<<endl;

　　flag='N';

　　break;

　　}

　　}

　　}

　　if(flag=='Y'||flag=='y')

　　{

　　distribute(i); //調(diào)用change(i)函數(shù)，改變資源數(shù)

　　if(check()) //若系統(tǒng)安全

　　{

　　restore(i); //調(diào)用restore(i)函數(shù)，恢復(fù)資源數(shù)

　　output(); //輸出資源分配情況

　　}

　　else //若系統(tǒng)不安全

　　output(); //輸出資源分配情況

　　}

　　else //若flag=N||flag=n

　　cout<<endl;

　　cout<<" 是否繼續(xù)銀行家算法演示,按'Y'或'y'鍵繼續(xù),按'N'或'n'鍵退出演示: ";

　　cin>>flag;

　　}

　　}

　　void version()

　　{

　　cout<<endl;

　　cout<<"\t*************************"<<endl;

　　cout<<"\t* *"<<endl;

　　cout<<"\t*　 銀 行 家 算 法　 　 *"<<endl;

　　cout<<"\t* *"<<endl;

　　cout<<"\t*************************"<<endl;

　　}

　　void main() //主函數(shù)

　　{

　　int i=0,j=0,p;

　　version();

　　cout<<endl<<"請輸入總進(jìn)程數(shù):";

　　cin>>M;

　　cout<<endl<<"***************************"<<endl;

　　cout<<"請輸入總資源種類:";

　　cin>>N;

　　cout<<endl<<"***************************"<<endl;

　　cout<<"請輸入各類資源總數(shù):";

　　for(i=0;i<N;i++)

　　cin>>All[i];

　　cout<<endl<<"***************************"<<endl;

　　cout<<"輸入各進(jìn)程所需要的各類資源的最大數(shù)量:"<<endl;

　　for (i=0;i<M;i++)

　　{

　　for (j=0;j<N;j++)

　　{

　　do

　　{

　　cin>>Max[i][j];

　　if (Max[i][j]>All[j])

　　cout<<endl<<"占有資源超過了聲明的該資源總數(shù),請重新輸入"<<endl;

　　}while (Max[i][j]>All[j]);

　　}

　　}

　　cout<<endl<<"********************************"<<endl;

　　cout<<"輸入各進(jìn)程已經(jīng)分配的各類資源的數(shù)量:"<<endl;

　　for (i=0;i<M;i++)

　　{

　　for (j=0;j<N;j++)

　　{

　　do

　　{

　　cin>>Allocation[i][j];

　　if (Allocation[i][j]>Max[i][j])

　　cout<<endl<<"占有資源超過了聲明的最大資源,請重新輸入"<<endl;

　　}while (Allocation[i][j]>Max[i][j]);

　　}

　　}

　　for (j=0;j<N;j++) //初始化資源數(shù)量

　　{

　　p=All[j];

　　for (i=0;i<M;i++)

　　{

　　p=p-Allocation[i][j];//減去已經(jīng)被占據(jù)的資源

　　Available[j]=p;

　　if(Available[j]<0)

　　Available[j]=0;

　　}

　　}

　　for (i=0;i<M;i++)

　　for(j=0;j<N;j++)

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

　　output();

　　bank();

　　}