操作系统原理内存的动态存储管理

内存的动态存储管理一、实验内容编写程序实现动态分区存储管理方式的主存分配与回收。具体内容包括：首先确定主存空间分配表；然后采用最先适应算法完成主存空间的分配与回收；最后编写主函数对所做工作进行测试二、实验原理模拟存储管理中内存空间的管理和分配内存空间的管理分为固定分区管理方式，可变分区管理方式，页式存储管理，段式存储管理。题目：模拟内存分配与回收struct{floataddress;/*已分分区起始地址*/floatlength;/*已分分区长度，单位为字节*/intflag;/*已分配区表登记栏标志，用0表示空栏目*/}used_table[n];/*已分配区表*/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，用0表示空栏目，用1表示未分配*/}free_table[m];/*空闲区表*/三、实验步骤（或过程）在MicrosoftVisualC++6.0环境下运行1．设计一个空闲分区表，空闲分区表通过空闲分区链表来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲分区低端的空间。2．设计一个内存分区表，可用链表管理，用以表示当前以内存使用情况。3．设计一个进程申请队列以及进程完成后的释放顺序，实现主存的分配和回收。4．要求每次分配和回收后把空闲分区的变化情况以及各进程的申请、释放情况以及各进程的申请、释放情况以图形方式显示、打印出来。最佳适应算法：该算法总是把满足要求、又是最小的空闲区分配给作业。检查空闲区说明表是否有满足作业要求的空闲区，也分为三种情况：大于，等于，小于。若检查到有“等于”的情况，就可以直接分配，若没有，则继续检查是否有“大于”的情况运行代码如下：#definen10/*假定系统允许的最大作业为，假定模拟实验中n值为10*/#definem10/*假定系统允许的空闲区表最大为m，假定模拟实验中m值为10*/#defineminisize100struct{floataddress;/*已分分区起始地址*/floatlength;/*已分分区长度，单位为字节*/intflag;/*已分配区表登记栏标志，用0表示空栏目*/}used_table[n];/*已分配区表*/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，用0表示空栏目，用1表示未分配*/}free_table[m];/*空闲区表*/allocate(J,xk)charJ;floatxk;/*采用最优分配算法分配xk大小的空间*/{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k*/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)/*未找到可用空闲区，返回*/{printf(无可用空闲区\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msize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，则从空闲区划出一部分分配*/if(free_table[k].length-xk=minisize){free_table[k].flag=0;ad=free_table[k].address;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(无表目填写已分分区，错误\n);/*修正空闲区表*/if(free_table[k].flag==0)/*前面找到的是整个空闲分区*/free_table[k].flag=1;else{/*前面找到的是某个空闲分区的一部分*/free_table[k].length=free_table[k].length+xk;return;}}else{/*修改已分配表*/used_table[i].address=ad;used_table[i].length=xk;used_table[i].flag=J;}return;}/*主存分配函数结束*/reclaim(J)charJ;/*回收作业名为J的作业所占主存空间*/{inti,k,j,s,t;floatS,L;/*寻找已分配表中对应登记项*/s=0;while((used_table[s].flag!=J||used_table[s].flag==0)&&sn)s++;if(s=n)/*在已分配表中找不到名字为J的作业*/{printf(找不到该作业\n);return;}/*修改已分配表*/used_table[s].flag=0;/*取得归还分区的起始地址S和长度L*/S=used_table[s].address;L=used_table[s].length;j=-1;k=-1;i=0;/*寻找回收分区的空闲上下邻，上邻表目k，下邻表目j*/while(im&&(j==-1||k==-1)){if(free_table[i].flag==1){if(free_table[i].address+free_table[i].length==S)k=i;/*找到上邻*/if(free_table[i].address==S+L)j=i;/*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，下邻为空闲区，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*/{/*在空闲区表中寻找空栏目*/t=0;while(free_table[t].flag==1&&tm)t++;if(t=m)/*空闲区表满,回收空间失败,将已分配表复原*/{printf(主存空闲表没有空间,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;}/*主存回收函数结束*/main(){inti,a;floatxk;charJ;/*空闲分区表初始化：*/free_table[0].address=10240;free_table[0].length=102400;free_table[0].flag=1;for(i=1;im;i++)free_table[i].flag=0;/*已分配表初始化：*/for(i=0;in;i++)used_table[i].flag=0;while(1){printf(选择功能项（0-退出,1-分配主存,2-回收主存,3-显示主存）\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分配主存空间*/printf(输入作业名J和作业所需长度xk:);scanf(%*c%c%f,&J,&xk);allocate(J,xk);/*分配主存空间*/break;case2:/*a=2回收主存空间*/printf(输入要回收分区的作业名);scanf(%*c%c,&J);reclaim(J);/*回收主存空间*/break;case3:/*a=3显示主存情况*//*输出空闲区表和已分配表的内容*/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(%6.0f%9.0f%6d\n,free_table[i].address,free_table[i].length,free_table[i].flag);printf(按任意键,输出已分配区表\n);getch();printf(输出已分配区表：\n起始地址分区长度标志\n);for(i=0;in;i++)if(used_table[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%6d\n,used_table[i].address,used_table[i].length,used_table[i].flag);break;default:printf(没有该选项\n);}/*case*/}/*while*/}/*主函数结束*/四、实验结论1、实验结果输入进程数目：3，输入3个进程的编号：1,2,3；输入3个进程所需内存的长度：20、30、80。程序运行结果如上图所示：1号进程申请长度为20的空闲块，则搜索链表发现第一个空闲块30满足要求，则把该空闲快分配给进程1；由于空闲块长度大于进程所需值，则此快一分为二，结果如上图所示，2号和3号进程的分配与1号进程的分配相类似2、分析讨论在作业存储时，当前作业的起始地址=原空闲区起始地址+原空闲区偏移地址-当前作业的偏移地址；由此可知当前作业在空闲区内是从空闲区的高地址开始分配。通过这次课程设计，我把学到的操作系统的知识和VC程序的设计灵活的结合到一起。虽然在设计过程中也遇到了不少问题，但最后都能得到解决而在这种过程中也使我加深了内存分配概念的理解和掌握基本内存分配的方法。相信在今后我会把我学到的各种知识运用的更好。