操作系统实验：银行家算法与磁盘调度策略分析

"操作系统课程设计（银行家算法）" 在操作系统中，银行家算法是一种用于预防死锁的策略，由艾兹格·迪杰斯特拉提出。它的核心思想是模拟银行贷款系统，预先分配资源，同时确保系统能避免无法满足所有进程需求的不安全状态。在此次课程设计中，学生需要实现并应用银行家算法来解决具体的问题。 首先，系统有四个进程P1、P2、P3、P4和三种资源R1、R2、R3，资源数量分别为9、3、6。在时间点T0，每个进程的资源分配情况如下： - P1的最大需求是3个R1、2个R2和2个R3，已分配了1个R1、2个R2和2个R3，还需要1个R1、1个R2和0个R3。 - P2的最大需求是6个R1、1个R2和3个R3，已分配了5个R1、1个R2和1个R3，还需要1个R1、0个R2和2个R3。 - P3的最大需求是3个R1、1个R2和4个R3，已分配了2个R1、1个R2和1个R3，还需要1个R1、0个R2和3个R3。 - P4的最大需求是4个R1、2个R2和2个R3，已分配了0个R1、0个R2和2个R3，还需要4个R1、2个R2和0个R3。 在T0时刻，可用资源为：2个R1、2个R2和3个R3。 接下来，需要检查在不同情况下是否可以安全地分配资源： 1. T0时刻是否安全？这需要执行安全性算法，检查是否存在一个顺序，使得每个进程都能按照这个顺序完成，且不会导致资源不足。通过对剩余资源和进程需求的计算，可以判断系统是否处于安全状态。 2. 若进程P2请求Request(1，0，1)，首先需要检查这个请求是否符合其最大需求，并且系统是否有足够的资源分配。如果满足条件，系统应更新资源分配情况，然后再次运行安全性算法检查。 3. 在P2请求资源后，P1请求Request(1,0,1)，同样需要检查资源分配的可行性，并进行安全性检查。 4. P1申请资源后，P3请求Request（0，0，1），这个请求不会影响R1和R2，因此只需检查R3的可用性。 另一方面，磁盘调度算法是用来管理磁盘读写头的移动，以优化I/O操作。课程设计提供了三个问题，分别涉及先来先服务(FCFS)、最短寻道时间优先(SSTF)和扫描算法： 1. FCFS算法按照磁道号的顺序移动磁头，计算平均移动的磁道数，需要记录每次移动的磁距，然后求平均值。 2. SSTF算法总是选择离当前磁道最近的下一个目标，以减少总的寻道时间。计算平均移动的磁道数时，考虑磁头的每一次最优选择。 3. 扫描算法（或称为单向扫描）从一端开始，依次服务所有请求，直到另一端，然后再返回。计算平均移动的磁道数，同样需要跟踪每次移动的距离。 通过解决这些问题，学生将深入理解操作系统中的资源管理和磁盘调度策略，以及如何通过算法来提高系统的效率和安全性。