操作系统课程设计：银行家算法与时间片轮转调度

"银行家算法实验报告，操作系统原理课程设计，包括处理机调度的时间片轮转和银行家算法的分析与实现。" 银行家算法是一种用于预防死锁的资源分配策略，由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年提出。它模拟了银行贷款系统的运作方式，确保系统在分配资源时不会导致无法满足所有进程需求的不安全状态，从而避免死锁的发生。 在银行家算法中，系统维护以下四个关键数据结构： 1. **最大需求(Max)**: 每个进程(process[i])的最大资源需求，即在任何时刻，进程i可能请求的最大资源量Max[n]。 2. **当前需求(Need)**: 进程i当前还需要的资源量，即process[i].Need[n] = process[i].Max[n] - process[i].Allocation[n]，表示进程i还需多少资源才能完成。 3. **已分配资源(Allocation)**: 已经分配给进程i的资源量，表示为process[i].Allocation[n]。 4. **可用资源(Available)**: 系统当前可分配的总资源量。 银行家算法的运行规则如下： - 如果进程i请求的资源(Request[n])超过其最大需求(Max[n])，则拒绝请求，防止进程过度申请资源。 - 如果请求的资源量超过进程当前的需求(Need[n])，同样拒绝请求，因为这意味着进程的资源管理有误。 - 如果Request[n]大于系统当前的可用资源(Available)，则进程i进入等待状态，因为系统无法立即满足其需求。 - 当Request[n]不超过Available且不超过Need[n]时，假设批准请求，系统会更新状态：Available减少Request[n]，Allocation增加Request[n]，并相应减少Need[n]。 在实现银行家算法时，通常还会包含一个**安全性检查算法**，用于确定是否可以安全地分配资源给请求的进程。这个算法会模拟所有进程的资源请求顺序，寻找一种分配方式，使得所有进程都能在有限的步骤内完成，不存在死锁的风险。如果找到这样的分配方案，系统可以安全地分配资源；否则，请求将被推迟，直到系统进入安全状态。 时间片轮转调度是一种处理机调度算法，适用于多用户交互式系统。系统将处理机时间划分为固定长度的时间片，每个进程在自己的时间片内运行，时间片用完后，进程被暂停，让位于其他进程。这种调度方式可以保证响应时间较快，提高用户满意度，但可能不利于 CPU 密集型任务的执行。 在操作系统课程设计中，这两个调度算法的实现通常涉及到数据结构的设计（如队列、链表等）和特定的调度函数编写。通过模拟实验，学生可以深入理解这些调度算法的工作原理及其在确保系统稳定性方面的作用。