进程调度、死锁

进程调度、死锁试验一:进程调度一、实验目的进程是操作系统中最基本、最重要的概念，进程调度又是操作系统的核心模块。

本实验要求学生独立地用 C 或 C++语言编写一个简单的进程管理程序，其主要部分是进程调度。

调度算法可由学生自行选择，如基于动态优先级的调度算法或多级反馈队列调度算法。

通过本实验可加深学生对进程各种状态的转化和各种调度算法的理解，提高系统程序设计能力。

二、实验题目以链式结构组成空闲 PCB 栈，以双向链式结构组成进程的就绪队列和睡眠队列，模拟UNIX 的进程管理程序，实现以下操作(可用键盘命令或由产生的随机数决定操作和参数)。

1( 创建一个新进程:如 pid=newp(pri,size,time)，申请空闲 PCB 和所需内存，填写 PCB的各项初始数据，将该 PCB 送入就绪队列。

2( 调度和执行:自己设计优先调度算法，在就绪队列中选择一个优先级最高的进程，使其运行若干个单位时间。

要求在运行期间进程的 p_cpu、p_pri 和 p_time 要变化，并在适当的时机重新调度。

3( 进程睡眠:进程运行时可调用自编的睡眠函数，主动进入睡眠状态，并转调度程序。

也可由操作使进程强迫挂起，睡眠适当时间。

进程睡眠时要在PCB 中记录睡眠原因和优先数。

4( 进程的唤醒:根据睡眠原因，将相应的进程从睡眠队列中调出，转入就绪队列。

如该进程优先级比现运行进程优先级高，转调度程序。

5( 进程的终止:如一个进程运行完作业所需的时间，或者用操作杀死该进程，该进程就终止，释放所占用的内存和 PCB 资源，转调度程序。

三、设计思路和流程图1、设计思路将程序主要分为两部分:排序、分派。

排队:事先将系统中所有就绪的进程按照一定的方式排成一个队列;分派:把由所选定的进程，从就绪队列取出该进程，然后上下文切换。

2、流程图开始输入进程对进程排序选择运行时间最短的进程否运行完毕是结束四、主要数据结构及其说明 float arrivetime 到达时间float servicetime 运行时间float starttime 开始时间float finishtime 完成时间五、源程序并附上注释//最短进程优先调度算法、#include <cstdlib> #include <iostream> #include<iomanip>using namespace std;struct sjf{char name[10];float arrivetime; //到达时间float servicetime; //运行时间float starttime; //开始时间float finishtime; //完成时间};sjf a1[100];void input(sjf *p,int N1)//进程信息输入 {int i;cout<<endl;printf(" 请您输入进程的名字到达时间服务时间: \n 例如: a0 100\n");for(i=0;i<=N1-1;i++){printf(" 请您输入进程%d的信息:\t",i+1);scanf("\t\t\t%s%f%f",&p[i].name,&p[i].arrivetime,&p[i].servicetime);}}void Print(sjf *p,float arrivetime,float servicetime,floatstarttime,float finishtime,int N1)//最终结果输出{int k;printf("\n\t调度顺序为:");printf("%s",p[0].name);for(k=1;k<N1;k++){printf("-->%s",p[k].name);}cout<<endl;printf("\ny进程具体调度信息如下:\n");printf("\n\t进程名\t到达时间\t运行时间\t开始时间\t完成时间\n");for(k=0;k<=N1-1;k++){printf(" \t%s\t %-.2f\t\t %-.2f\t\t %-.2f\t\t %-.2f\t\n",p[k].name,p[k].arrivetime,p[k].servicetime,p[k].starttime,p[k].finishtime);}getchar();}void sort(sjf *p,int N1)//排序{for(int i=0;i<=N1-1;i++)for(int j=0;j<=i;j++)if(p[i].arrivetime<p[j].arrivetime){sjf temp;temp=p[i];p[i]=p[j];p[j]=temp;}}void deal(sjf *p, float arrivetime,float servicetime,float starttime,float finishtime,int N1)//运行阶段{ int k;for(k=0;k<=N1-1;k++){if(k==0){p[k].starttime=p[k].arrivetime;p[k].finishtime=p[k].arrivetime+float(p[k].servicetime)/60;} else{p[k].starttime=p[k-1].finishtime;p[k].finishtime=p[k-1].finishtime+float(p[k].servicetime)/60;} }}void sjff(sjf *p,int N1){float arrivetime=0,servicetime=0,starttime=0,finishtime=0;sort(p,N1);for(int m=0;m<N1-1;m++){if(m==0)p[m].finishtime=p[m].arrivetime+float(p[m].servicetime)/60; elsep[m].finishtime=p[m-1].finishtime+float(p[m].servicetime)/60; int i=0;for(int n=m+1;n<=N1-1;n++){if(p[n].arrivetime<=p[m].finishtime)i++;}float min=p[m+1].servicetime;int next=m+1;for(int k=m+1;k<m+i;k++){if(p[k+1].servicetime<min){min=p[k+1].servicetime;next=k+1;}}sjf temp;temp=p[m+1];p[m+1]=p[next];p[next]=temp;}deal(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,N1);Print(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,N1);getchar();}int main(int argc, char *argv[]) {cout<<"计算机092班 20094440201 贾涛"<<endl; cout<<"短进程优先调度算法"<<endl;int N1;cout<<endl;printf("输入进程数目: ");scanf("%d",&N1);input(a1,N1);sjf *b=a1;sjf *c=a1;sjff(b,N1);getchar();return 0;}六、程序运行时的初值和运行结果实验体会:做本实验是首先温习了一下进程调度的知识点，然后根据这个知识点设计一下简单的程序模拟实现进程调度。

在实验过程中对语言的把握不够，使实验多了几分不必要的难度，在网上查询后得以解决。

其次就是在动手编写程序时，遇到了很多问题，比如在设计数据结构时特别犹豫，总想找一个很合适的。

但是，后来才知道，这可能是对知识掌握不够透彻，关键要多尝试，而空想是没有用的。

最后我证实了自己的设计的合理性。

实验二:死锁一、实验目的当系统的总资源数 m 小于或等于所有进程对资源的最大需求(S1+S2……Sn)—N时，就可能产生死锁。

死锁会引起计算机系统的瘫痪。

银行家算法是在实现资源分配时避免死锁的一个著名算法，该算法是在能确保系统处于安全状态时才把资源分配给申请者。

通过本实验使学生能进一步理解死锁的概念，并能选择一个算法来避免死锁。

二、实验题目系统中有 m 个同类资源被 n 个进程共享，每个进程对资源的最大需求数分别为S1、S2….Sn，且Max(S)<=m, (i=1,2,…n)。

进程可以动态地申请资i 源和释放资源。

编写一个程序，实现银行家算法，当系统将资源分配给某一进程而不会死锁时，就分配之。

否则，推迟分配，并显示适当的信息。

三、设计思路和流程图1、设计思路编写出程序模拟用银行家算法避免死锁:(1)判断申请的资源小于等于需求资源Need，那么执行第二步，否则出错; (2)判断申请资源小于等于可利用资源Available，那么执行第三步，否则无足够资源，等待;(3)系统试探把资源分配给此进程，并修改相应数据结构:Available=Available—申请资源Allocation=Allocation+申请资源Need=Need—申请资源(4)系统检查，若此次安全，才正式将资源分配给此进程，完成本次分配;否则本次试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，此进程等待。

2、流程图开始输入进程数据利用银行家算法试探将资源分配给进程调用安全性算法检查否安全 ,是真正分配资源让进程等待否分析完毕是输出结果结束四、主要数据结构及其说明 Available可利用资源向量Max最大需求矩阵Allocation分配矩阵Need需求矩阵Work工作向量，表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目Finish表示系统有足够的资源分配给进程，实质运行完成五、源程序并附上注释#include<iostream.h> #include<string.h> #include<stdlib.h>#include<stdio.h> #define Status int #define true 1#define false 0int M=10;//作业的最大数为10int N=10;//资源的最大数为10int Max[10][10]={0};//各进程所需各类资源的最大需求 intAvailable[10]={0};//系统可用资源char name[10]={0};//资源的名称int Allocation[10][10]={0};//系统已分配资源 int Need[10][10]={0};//还需要资源int Request[10][10]={0};//请求资源向量 int safe[10]={0};//存放安全序列int Work[10]={0};//存放系统可提供资源 Status Safety() {int Finish[10]={0};int i,j,count=0,k=0,m,flag;for(j=0;j<M;j++)Work[j]=Available[j];for(i=0;i<N;i++){flag=0;for(j=0;j<M;j++){if(Finish[i]==false&&Need[i][j]<=Work[j]){flag++;if(flag==M){for(m=0;m<M;m++)Work[m]=Work[m]+Allocation[i][m];//变分配数Finish[i]=true;safe[k]=i;i=-1;k++;}}}}for(i=0;i<N;i++)if(Finish[i]==true)count++;else break;if(count==N){printf("The safe array is:\n");for(i=0;i<N;i++)printf("P %d,",safe[i]);printf("\n");return true;}else return false; }void Print(){int i,j,n=N,m=M;printf("---------------------------------------------------\n"); printf(" Allocation Need Available \n");printf("进程 ");for(i=0;i<3;i++){for(j=0;j<m;j++)printf("%c ",65+j);printf(" ");}printf("\n");for(i=0;i<n;i++){printf(" P%d",i);printf(" ");for(j=0;j<m;j++)printf("%d ",Allocation[i][j]);for(j=0;j<m;j++)printf("%d ",Need[i][j]);printf(" ");if(i==0) for(j=0;j<m;j++)printf("%d ",Available[j]);printf(" \n");}printf("---------------------------------------------------\n"); }void main(){int m,n,i,j,k,temp,flag,requestnum,rn,count1=0,count2=0;printf("Please input the number of the process:\n");scanf("%d,",&n);printf("Please input the number of the resource:\n");scanf("%d",&m);N=n;M=m;printf("Please input the number of the Available resource:\n"); for(i=0;i<m;i++)scanf("%d,",&Available[i]);printf("Please input the number of the Max resource :\n");for(i=0;i<n;i++)for(j=0;j<m;j++)scanf("%d,",&Max[i][j]);printf("Please input the number of the Allocation resource:\n"); for(i=0;i<n;i++)for(j=0;j<m;j++)scanf("%d,",&Allocation[i][j]);for(i=0;i<n;i++)for(j=0;j<m;j++)Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];for(i=0;i<n;i++)for(j=0;j<m;j++)printf("%d %d %d\n",Max[i][j],Allocation[i][j],Need[i][j]); temp=Safety();printf("%d,",temp);if(temp){printf("It is safe now!\n");printf("Please input the number of request:\n");scanf("%d,",&requestnum);for(rn=0;rn<requestnum;rn++){printf("Please input the number of the request Process:\n"); scanf("%d,",&k);printf("Please input the Request resouce:\n");for(j=0;j<m;j++)scanf("%d,",&Request[k][j]);for(j=0;j<m;j++)if(Request[i][j]<=Need[i][j])count1++;else break;if(count1==m){for(j=0;j<m;j++)if(Request[i][j]<=Available[j])count2++;else break;if(count2==m){for(j=0;j<m;j++){Available[j]-=Request[k][j]; Allocation[k][j]+=Request[k][j]; Need[k][j]-=Request[k][j];}flag=Safety();if(flag){printf("Allocation!\n");Print();}else{for(j=0;j<m;j++){Available[j]+=Request[k][j]; Allocation[k][j]-=Request[k][j]; Need[k][j]+=Request[k][j];}printf("Wait!\n");}}}else printf("ERROR!\n");}}else printf("It is unsafe now!\n"); }六、程序运行时的初值和运行结果实验体会:本实验主要模拟银行家算法来避免死锁，犹如实验一进程调度，本实验中有更多的数据结构，实验更加复杂，但上机不断调试，慢慢地掌握解决，相对于第一个实验，此次虽更复杂但有第一次的经验，做起来要顺利一些，也更加明白动手好处。