可变分区存储管理方式的内存分配和回收实验报告

第1页一．实验目的通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解，熟悉可变分区存储管理的内存分配和回收。二．实验内容1．确定内存空间分配表；2．采用最优适应算法完成内存空间的分配和回收；3．编写主函数对所做工作进行测试。三．实验背景材料实现可变分区的分配和回收，主要考虑的问题有三个：第一，设计记录内存使用情况的数据表格，用来记录空闲区和作业占用的区域；第二，在设计的数据表格基础上设计内存分配算法；第三，在设计的数据表格基础上设计内存回收算法。首先，考虑第一个问题，设计记录内存使用情况的数据表格，用来记录空间区和作业占用的区域。由于可变分区的大小是由作业需求量决定的，故分区的长度是预先不固定的，且分区的个数也随内存分配和回收变动。总之，所有分区情况随时可能发生变化，数据表格的设计必须和这个特点相适应。由于分区长度不同，因此设计的表格应该包括分区在内存中的起始地址和长度。由于分配时空闲区有时会变成两个分区：空闲区和已分分区，回收内存分区时，可能会合并空闲分区，这样如果整个内存采用一张表格记录己分分区和空闲区，就会使表格操作繁琐。分配内存时查找空闲区进行分配，然后填写己分配区表，主要操作在空闲区；某个作业执行完后，将该分区变成空闲区，并将其与相邻的空闲区合并，主要操作也在空闲区。由此可见，内存的分配和回收主要是对空闲区的操作。这样为了便于对内存空间的分配和回收，就建立两张分区表记录内存使用情况，一张表格记录作业占用分区的“己分分区表”；一张是记录空闲区的“空闲区表”。这两张表的实现方法一般有两种：一种是链表形式，一种是顺序表形式。在实验中，采用顺序表形式，用数组模拟。由于顺序表的长度必须提前固定，所以无论是“已分分区表”还是“空闲区表”都必须事先确定长度。它们的长度必须是系统可能的最大项数。“已分分区表”的结构定义#definen10//假定系统允许的最大作业数量为nstruct{floataddress;//已分分区起始地址floatlength;//已分分区长度、单位为字节intflag;//已分分区表登记栏标志，“0”表示空栏目，实验中只支持一个字符的作业名}used_table[n];//已分分区表“空闲区表”的结构定义#definem10//假定系统允许的空闲区最大为mstruct{floataddress;//空闲区起始地址floatlength;//空闲区长度、单位为字节intflag;//空闲区表登记栏标志，“0”表示空栏目，“1”表示未分配}used_table[n];//空闲区表第二，在设计的数据表格基础上设计内存分配。装入一个作业时，从空闲区表中查找满足作业长度的未分配区，如大于作业，空闲区划第2页分成两个分区，一个给作业，一个成为小空闲分区。实验中内存分配的算法采用“最优适应”算法，即选择一个能满足要求的最小空闲分区。第三，在设计的数据表格基础上设计内存回收问题。内存回收时若相邻有空闲分区则合并空闲区，修改空闲区表。四、参考程序#definen10//假定系统允许的最大作业数量为n#definem10//假定系统允许的空闲区最大为m#defineminisize100struct{floataddress;//已分分区起始地址floatlength;//已分分区长度、单位为字节intflag;//已分分区表登记栏标志，“0”表示空栏目，实验中只支持一个字符的作业名}used_table[n];//已分分区表struct{floataddress;//空闲区起始地址floatlength;//空闲区长度、单位为字节intflag;//空闲区表登记栏标志，“0”表示空栏目，“1”表示未分配}used_table[n];//空闲区表allocate(J,xk)//采用最优分配算法分配xk大小的空间charJ;floatxk;{inti,k;floatad;k=-1;for(i=0;im;i++)//寻找空间大于xk的最小空闲区登记项if(free_table[i].length=xk&&free_table[i].flag==1)if(k==-1||free_table[i].lengthfree_table[k].length)k=i;if(k==-1)//未找到空闲区，返回{printf(无可用的空闲区\n);return;}//找到可用空闲区，开始分配；若空闲区大小与要求分配的空间差小于minisize大小，则空闲区全部分配；//若空闲区大小与要求分配的空间差大于minisize大小，则从空闲区划分一部分分配if(free_table[k].length-xk=minisize){free_table[k].flag=0;ad=free_table[k].address;第3页xk=free_table[k].length;}else{free_table[k].length=free_table[k].length-xk;ad=free_table[k].address+free_table[k].length;}//修改已分配区表i=0;while(used_table[i].flag!=0&&in)//寻找空表目i++;if(i=n)//无表目填写已分分区{printf(无表目填写以分分区，错误\n);if(free_table[k].flag==0)//前面找到的是整个空闲区free_table[k].flag=1;else//前面找到的是某个空闲区的一部分free_table[k].length=free_table[k].length+xk;return;}else//修改已分配区表{used_table[i].address=ad;used_table[i].length=xk;used_table[i].flag=J;}return;}//内存分配函数结束reclaim(J)//回收作业名为J的作业所占的内存空间charJ:{inti,k,j,s,t;floatS,L;//寻找已分分区表中对应的登记项S=0;while((used_table[S].flag!=J||used_table[S].flag==0)&&Sn)S++;if(S=n)//在已分分区表中找不到名字为J的作业{printf(找不到该作业\n);return;}//修改已分分区表used_table[S].flag=0;//取得归还分区的起始地址S和长度LS=used_table[S].address;L=used_table[S].length;j=-1;k=-1;i=0;第4页//寻找回收分区的上下邻空闲区，上邻表目K，下邻表目Jwhile(im&&(j==-1||k==-1)){if(free_table[i].flag==0){if(free_table[i].address+free_table[i].length==0)k=i;//找到上邻{if(free_table[i].address==S+L)j=1;//找到下邻}i++;}if(k!=-1)if(j!=-1)//上邻空闲区，下邻空闲区，三项合并{free_table[k].length=free_table[j].length+free_table[k].length+L;free_table[j].flag+0;}else//上邻空闲区，下邻非空闲区，与上邻合并free_table[k].length=free_table[k].length+L;elseif(j!=-1)//上邻非空闲区，下邻空闲区，与下邻合并{free_table[j].address=S;free_table[j].length=free_table[j].length+L;}else{//上下邻均为非空闲区，回收区域直接填入t=0;//在空闲区表中寻找空栏目while(free_table[t].flag==1&&tm)t++;if(t=m)//空闲区表满,回收空间失败,将已分配分区表复原{printf(内存空闲表没有空间，回收空间失败\n);used_table[S].flag=J;return;}free_table[t].address=s;free_table[t].length=l;free_table[t].flag=1;}return(true);}//内存回收函数结束main(){inti,a;floatxk;charJ;//空闲区表初始化free_table[0].address=10240;第5页free_table[0].length=102400;free_table[0].flag=1;for(i=1;im;i++)free_table[i].flag=0;//已分分区表初始化for(i=1;in;i++)used_table[i].flag=0;while(1){printf(选择功能项（0—退出，1—分配内存，2-回收内存，3-显示内存）\n);printf(选择功项（0-3）：);scanf(%d,&a);switch(a){case0;exit(0);//a=0程序结束case1;//a=1分配内存空间printf(输入作业名J和作业所需长度XK：);scanf(%c%c%f,&j,&xk);allocate(j,xk);//分配内存空间break;case2;//a=2回收内存空间printf(输入要回放分区的作业名);scanf(%c%c,&j);reclaim(j);//回收内存空间break;case3;//a=3显示内存情况，输出空闲区表和已分分区表printf(输出空闲区表：\n起始地址分区长度标志\n);for(i=0;im;i++)printf(%5.0f%10.0f%6d\n,free_table[i].address,free_table[i].length,free_table[i].flag);printf(按任意键，输出已分分区表\n);getch();printf(输出已分分区表：\n起始地址分区长度标志\n);for(i=0;in;i++)if(usedtable[i].flag!=0)printf(%6.0f%9.0f%6c\n,used_table[i].address,used_table[i].length,used_table[i].flag);elseprintf(%6.0f%9.0f%6c\n,used_table[i].address,used_table[i].length,used_table[i].flag);break;default:printf(没有该选项\n);}}}