操作系统课程设计-内存管理

1/26仲恺农业工程学院课程设计报告课程名称：操作系统实验题目：内存管理院系：信息科学与技术学院班级：姓名：学号：二○十五年十二月三十日2/26目录1系统分析....................................................................................................................31.1目的和意义..................................................................................................31.2目标分析......................................................................................................32总体设计.....................................................................................................................32.1程序设计组成框图......................................................................................3系统分为4个子模块：初始化模块，.................................................................3初始化模块：.........................................................................................................42.2流程图..........................................................................................................53详细设计.....................................................................................................................53.1设计思路......................................................................................................53.1.1.动态分区分配....................................................................................53.1.2.动态分区分配中的数据结构............................................................53.1.3.动态分区分配算法............................................................................63.1.4.回收内存............................................................................................63.2参数定义......................................................................................................73.3数据结构......................................................................................................73.4函数定义......................................................................................................73.5算法分析......................................................................................................74核心代码实现.........................................................................................................84.1首次适应算法..............................................................................................84.2最佳适应算法..............................................................................................94.3最差适应算法............................................................................................115程序调试..................................................................................................................123.3分配内存.........................................................................................................133.4回收内存及合并分区.....................................................................................156总结.........................................................................................................................167参考文件...................................................................................................................178源代码.......................................................................................................................173/261系统分析1.1目的和意义操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统开发的基本技能。1.2目标分析1.2.1采用可变分区方式完成对存储空间的管理（即存储空间的分配与回收工作）。1.2.2设计用来记录主存使用情况的数据结构：已分区表和空闲分区表或链表。1.2.3在设计好的数据结构上设计一个主存分配算法。1.2.4在设计好的数据结构上设计一个主存回收算法。其中，若回收的分区有上邻空闲分区和（或）下邻空闲分区，要求合并为一个空闲分区登记在空闲分区表的一个表项里。2总体设计2.1程序设计组成框图系统分为4个子模块：初始化模块，首次适应算法模块、最佳适应算法模块、最差适应算法模块的四个算法模块。4/26初始化模块：allocation()初始化函数，给每个相关的算法分配内存赋值。首次适应算法模块，利用首次适应算法实现主存空间的分配并可以查看主存空间的分配情况和内存的回收。最佳适应算法模块，利用首次适应算法实现主存空间的分配并可以查看主存空间的分配情况和内存的回收。最差适应算法模块，利用首次适应算法实现主存空间的分配并可以查看主存空间的分配情况和内存的回收。Main（）allocation()初始化首次适应算法最佳适应算法最差适应算法分配内存回收内存分配内存回收内存分配内存回收内存5/262.2流程图3详细设计3.1设计思路3.1.1.动态分区分配动态分区分配又称为可变分区分配，它是根据进程的实际需要，动态的为之分配内存空间。在实现动态分区分配时，将涉及到分区分配中所用的数据结构，分区分配算法和分区的分配与回收操作这样三方面的问题。3.1.2.动态分区分配中的数据结构查找下一个可用内存是否足够设定内存分配可用内存分配成功表头移动错误退出表头不变，区间合并表头移动至上领区间并合并是否含有上领或下领区间回收内存6/26为了实现动态分区分配，系统中必须配置相应的数据结构，用以描述空闲分区和已分配分区的情况，为分配提供依据。常用的数据结构有以下两种形式:（1）空闲分区表，在系统中设置一张空闲分区表，用于记录每个空闲分区的情况。每个空闲分区占一个表目，表目中包括分区号，分区大小和分区始址等数据项。（2）空闲分区链，为实现对空闲分区的分配和链接，在每个分区的其实部分设置一些用于控制分区分配的信息，以及用于链接各分区所用的前向指针，在分区尾部则设置一后向指针。通过前后相链接指针，可将所有的空闲分区链接成一个双向链。3.1.3.动态分区分配算法首次适应算法（FF算法）：FF算法要求空闲分区链以地址递增的次序链接。在分配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到一个大小能满足要求的空闲分区为止。然后再按照作业的大小，从该分区中划出一块内存空间，分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲链中。若从链首直至链尾都不能找到一个能满足要求的分区，则表示系统中已没有足够大的内存分配给该进程，内存分配失败，返回。最佳适应（BF算法）：BF算法是指，每次为作业分配内存时，总是把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业，避免“大材小用”。为了加速寻找，该算法要求将所有的空闲分区按其容量以从大到小的顺序形成一空闲分区链。这样，第一次找到的能满足要求的空闲区必然是最佳的。最坏适应算法（WF算法)：与最佳适应算法正好相反，在扫描整个空闲分区表或链表时，总是挑选一个最大的空闲区，从中分割一小部分存储空间给作业使用，以至于存储器中缺失大的空闲分区。该算法要求，将所有的空闲分区，按其容量以从大到小的顺序形成一空闲分区链，查找时，只要看第一个分区是否满足作业要求即可。3.1.4.回收内存（1）回收分区与插入点的后一空闲分区F2相邻接。此时也可将两分区合并，形成新的空闲分区，但用（2）回收区的首址作为新空闲区的首址，大小为两者之和。（3）回收区同时与插入点的前、后两个分区邻接，此时将三个分区合并，使用F1的表项和F1的首址，取消F2的表项，大小为三者之和。7/26（4）回收区既不与F1邻接，也不与F2邻接。这时应为回收区单独建立一个新表项，填写回收区的首址和大小，并根据其首址插入到空闲链表中的适当位置。3.2参数定义#defineOK1//完成#defineERROR0//出错typedefintStatus;LinkListfirst;//头结点Li