实验4 可变分区的内存分配算法模拟
1.实验目的
通过模拟可变分区的以下内存分配算法，掌握连续分配存储器管理的特点，掌握以下四种分配算法的优缺点并进行对比。
（1）首次适应分配算法；
（2）循环适应分配算法；
（3）最佳适应分配算法；
（4）最坏适应分配算法。
2.实验环境
装有操作系统Windows XP和开发工具VC++6.0，内存在256M以上的微机；
或者：装有Linux(Fedora 7)操作系统和gcc编译器，内存在256M以上的微机。
3.实验内容
（1）用户可用的内存空间为64K，按下面的现有分区情况进行初始化，可在屏幕上显示
（2）接收用户进程的内存申请格式为：作业名、申请空间的大小。按照上述的一种分配算法进行分配，修改空闲分区表，并在屏幕上显示分配后的内存状态。
（3）用户进程执行完成后，或者从外部撤销用户进程，将内存进行回收，修改空闲分区表，并在屏幕上显示回收后的内存状态。
4.实验要求
(1)将四种算法的源程序及程序执行结果写入实验报告；
(2)将四种算法的工作机理写入实验报告。
代码：
#include
#include
#define Free 0 //空闲状态
#define Busy 1 //已用状态
#define OK 1 //完成
#define ERROR 0 //出错
#define MAX_length 64 //最大内存空间为64KB typedef int Status;
int flag;
typedef struct freearea//定义一个空闲区说明表结构{
long size; //分区大小
long address; //分区地址
int state; //状态
}ElemType;
// 线性表的双向链表存储结构
typedef struct DuLNode
{
ElemType data;
struct DuLNode *prior; //前趋指针
struct DuLNode *next; //后继指针
}
DuLNode,*DuLinkList;
DuLinkList block_first; //头结点
DuLinkList block_last; //尾结点
Status alloc(int);//内存分配
Status free(int); //内存回收
Status First_fit(int);//首次适应算法
Status Best_fit(int); //最佳适应算法
Status Worst_fit(int); //最差适应算法
void show();//查看分配
Status Initblock();//开创空间表
Status Initblock()//开创带头结点的内存空间链表{
block_first=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));
block_last=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));
block_first->prior=NULL;
block_first->next=block_last;
block_last->prior=block_first;
block_last->next=NULL;
block_last->data.address=0;
block_last->data.size=MAX_length;
block_last->data.state=Free;
return OK;
}
//分配主存
Status alloc(int ch)
{
int request = 0;
cout<<"请输入需要分配的主存大小(单位:KB)：";
cin>>request;
if(request<0 ||request==0)
{
cout<<"分配大小不合适，请重试！"< return ERROR; } if(ch==2) //选择最佳适应算法 { if(Best_fit(request)==OK) cout<<"分配成功！"< else cout<<"内存不足，分配失败！"< return OK; } if(ch==3) //选择最差适应算法 { if(Worst_fit(request)==OK) cout<<"分配成功！"< else cout<<"内存不足，分配失败！"< return OK; } else //默认首次适应算法 { if(First_fit(request)==OK) cout<<"分配成功！"< else cout<<"内存不足，分配失败！"< return OK; } } //首次适应算法 Status First_fit(int request) { //为申请作业开辟新空间且初始化 DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode)); temp->data.size=request; temp->data.state=Busy; DuLNode *p=block_first->next; while(p) { if(p->data.state==Free && p->data.size==request) {//有大小恰好合适的空闲块 p->data.state=Busy; return OK; break; } if(p->data.state==Free && p->data.size>request) {//有空闲块能满足需求且有剩余 temp->prior=p->prior; temp->next=p; temp->data.address=p->data.address; p->prior->next=temp; p->prior=temp; p->data.address=temp->data.address+temp->data.size; p->data.size-=request; return OK; break; } p=p->next; } return ERROR; } //最佳适应算法 Status Best_fit(int request) { int ch; //记录最小剩余空间 DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode)); temp->data.size=request; temp->data.state=Busy; DuLNode *p=block_first->next; DuLNode *q=NULL; //记录最佳插入位置 while(p) //初始化最小空间和最佳位置 { if(p->data.state==Free && (p->data.size>=request) ) { if(q==NULL) { q=p; ch=p->data.size-request; } else if(q->data.size > p->data.size) { q=p; ch=p->data.size-request; } } p=p->next; } if(q==NULL) return ERROR;//没有找到空闲块 else if(q->data.size==request) { q->data.state=Busy; return OK; } else { temp->prior=q->prior; temp->next=q; temp->data.address=q->data.address; q->prior->next=temp; q->prior=temp; q->data.address+=request; q->data.size=ch; return OK; } return OK; } //最差适应算法 Status Worst_fit(int request) { int ch; //记录最大剩余空间 DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode)); temp->data.size=request; temp->data.state=Busy; DuLNode *p=block_first->next; DuLNode *q=NULL; //记录最佳插入位置 while(p) //初始化最大空间和最佳位置 { if(p->data.state==Free && (p->data.size>=request) ) { if(q==NULL) { q=p; ch=p->data.size-request; } else if(q->data.size < p->data.size) { q=p; ch=p->data.size-request; } } p=p->next; } if(q==NULL) return ERROR;//没有找到空闲块 else if(q->data.size==request) { q->data.state=Busy; return OK; } else { temp->prior=q->prior; temp->next=q; temp->data.address=q->data.address; q->prior->next=temp; q->prior=temp; q->data.address+=request; q->data.size=ch; return OK; } return OK; } //主存回收 Status free(int flag) { DuLNode *p=block_first; for(int i= 0; i <= flag; i++) if(p!=NULL) p=p->next; else return ERROR; p->data.state=Free; if(p->prior!=block_first && p->prior->data.state==Free)//与前面的空闲块相连{ p->prior->data.size+=p->data.size; p->prior->next=p->next; p->next->prior=p->prior; p=p->prior; } if(p->next!=block_last && p->next->data.state==Free)//与后面的空闲块相连{ p->data.size+=p->next->data.size; p->next->next->prior=p; p->next=p->next->next; } if(p->next==block_last && p->next->data.state==Free)//与最后的空闲块相连{ p->data.size+=p->next->data.size; p->next=NULL; } return OK; } //显示主存分配情况 void show() { int flag = 0; cout<<"\n主存分配情况:\n"; cout<<"++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n\n"; DuLNode *p=block_first->next; cout<<"分区号\t起始地址\t分区大小\t状态\n\n"; while(p) { cout<<" "< cout<<" "< cout<<" "< if(p->data.state==Free) cout<<"空闲\n\n"; else cout<<"已分配\n\n"; p=p->next; } cout<<"++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n\n"; } //主函数 void main() { int ch;//算法选择标记 cout<<"请输入所使用的内存分配算法：\n"; cout<<"(1)首次适应算法\n(2)最佳适应算法\n(3)最差适应算法\n"; cin>>ch; while(ch<1||ch>3) { cout<<"输入错误，请重新输入所使用的内存分配算法：\n"; cin>>ch; } Initblock(); //开创空间表 int choice; //操作选择标记 while(1) { show(); cout<<"请输入您的操作："; cout<<"\n1: 分配内存\n2: 回收内存\n0: 退出\n"; cin>>choice; if(choice==1) alloc(ch); // 分配内存 else if(choice==2) // 内存回收 { int flag; cout<<"请输入您要释放的分区号："; cin>>flag; free(flag); } else if(choice==0) break; //退出 else //输入操作有误 { cout<<"输入有误，请重试！"< continue; } } } 结果： 首次适应算法（First Fit）： 从空闲分区表的第一个表目起查找该表，把最先能够满足要求的空闲区分配给作业，这种方法目的在于减少查找时间。为适应这种算法，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区要按地址由低到高进行排序。该算法优先使用低址部分空闲区，在低址空间造成许多小的空闲区，在高地址空间保留大的空闲区。 循环首次适应算法(Next Fit)： 该算法是首次适应算法的变种。在分配内存空间时，不再每次从表头（链首）开始查找，而是从上次找到空闲区的下一个空闲开始查找，直到找到第一个能满足要求的的空闲区为止，并从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。该算法能使内存中的空闲区分布得较均匀。 最佳适应算法（Best Fit）： 它从全部空闲区中找出能满足作业要求的、且大小最小的空闲分区，这种方法能使碎片尽量小。为适应此算法，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区要按从小到大进行排序，自表头开始查找到第一个满足要求的自由分区分配。该算法保留大的空闲区，但造成许多小的空闲区。 最坏适应算法（worst fit） 最坏适应分配算法要扫描整个空闲分区或链表，总是挑选一个最大的空闲分区分割给作业使用。该算法要求将所有的空闲分区按其容量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能否满足作业要求。 操作系统课程实验报告 姓名学号系计算机 任课教师指导教师评阅教师 实验地点丽泽楼C304-2 丽泽楼C304-1 (请勾选实际实验地点) 实验时间 实验课表现出勤和个人表现Q1(15+15（组 长评分）=30分) 得分： 实验 总分 (Q1+Q2+Q3 +Q4) 实验完成情况Q2(45分(组长评 分,教师根据实际情况微调)) 得分： 实验编号与实验名称： 第六次实验内存分配与回收模拟 实验目的： 通过使用位图跟踪内存使用情况，模拟和评价不同的内存分配算法；熟悉内存分配和回收。 实验内容及要求（详见实验讲义与实验指导书）： 1）要求用你熟悉的程序设计语言编写和调试一个内存分配和回收模拟程序；要求在主函数中测试。 2）实验报告中必须包括：设计思想、数据定义（包括详细说明）、处理流程（详细算法描述和算法流程图）、源代码、运行结果、体会等部分。 3）必须模拟该4种内存分配算法：first fit，next fit，best fit和worst fit中的至少2种。 4）需显示出每次分配和回收后的空闲分区链的情况来以及内存占用情况图，并统计各种算法产生的碎片空闲区（小于3个单元（unit）的空闲区）数。 5）计算2个性能参数：碎片数、平均搜索空闲区次数 实验内容及关键步骤（流程图） First fit next fit 实验内容及关键步骤（代码）Q3（15分） (1)First fit 代码运行结果#include 操作系统实验报告实验2 动态分区分配算法 报告日期：2016-6-15 姓名： 学号： 班级： 任课教师： 5k 10k 14k 26k 32k 512k 实验2 动态分区分配算法 一、实验内容 编写一个内存动态分区分配模拟程序，模拟内存的分配和回收的完整过程。 二、实验目的 一个好的计算机系统不仅要有一个足够容量的、存取速度高的、稳定可靠的主存储器，而且要能合理地分配和使用这些存储空间。当用户提出申请存储器空间时，存储管理必须根据申请者的要求，按一定的策略分析主存空间的使用情况，找出足够的空闲区域分配给申请者。当作业撤离或主动归还主存资源时，则存储管理要收回作业占用的主存空间或归还部分主存空间。主存的分配和回收的实现与主存储器的管理方式有关的，通过本实验帮助学生理 解在可变分区管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。 三、实验原理 模拟在可变分区管理方式下采用最先适应算法实现主存分配和回收。 (1)可变分区方式是按作业需要的主存空间大小来分割分区的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入。随着作业的装入、撤离，主存空间被分成许多个分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。例如： 为了说明哪些区是空闲的，可以用来装入新作业，必须要有一张空闲区说明表，格式如下： 第一栏 第二栏 其中，起址——指出一个空闲区的主存起始地址。 长度——指出从起始地址开始的一个连续空闲的长度。 状态——有两种状态，一种是“未分配”状态，指出对应的由起址指出的某个长度的区域是空闲区。 分区分配算法的实现 实验要求： ?分区空闲表要表示出分区号、始址、大小 ?作业序列能够动态输入 ?内存不足，必须有提示功能 ?总结收获体会及对该题解的改进意见和见解 （红色字体为再修改处） 源代码： /********************操作系统实验四:首次适应(first fit)算法的分区分配算法*******************/ #include } } } printf("\n---------首次适应算法按地址从小到大排列后空闲区---------\n"); printf("\t分区号\t\t大小\t\t起始地址\n"); for(i=0;i 一、设计任务 完成存储器动态分区分配算法的模拟实现。 二、设计思想 在对数据结构有一定掌握程度的情况下设计合理的数据结构来描述存储空间，实现分区存储管理的内存分配功能，应该选择最合适的适应算法（首次适应算法，最佳适应算法，最后适应算法，最坏适应算法），实现分区存储管理的内存回收算法，在这些存储管理中间必然会有碎片的产生，当碎片产生时，进行碎片的拼接，等等相关的内容。 三、预期目的 让我们了解操作系统的基本概念，理解计算机系统的资源如何组织，操作系统如何有效地管理这些系统资源，用户如何通过操作系统与计算机系统打交道。通过课程设计，我们可以进一步理解在计算机系统上运行的其它各类操作系统，并懂得在操作系统的支持下建立自己的应用系统。操作系统课程设计，对于训练学生掌握程序设计、熟悉上机操作和程序调试技术都有重要作用。重点培养学生的思维能力、设计能力、创新能力和排错能力。 四、设计方案 首先是对相关知识的掌握，例如数据结构，计算方法，组成原理以及操作系统等。在这些基本知识的基础上进行扩展，用语言的形式从函数，数据结构原代码，原程序等方面来达到自己想要的目的。该设计就是要达到对各个细节的问题的解决将各个数据块连接起来，最终达到存储器动态分区分配算法的模拟实现。 五、数据结构 1．设计合理的数据结构来描述存储空间： 1）对于未分配出去的部分，用空闲分区链表来描述。 struct freeList { int startAddress; /* 分区起始地址 */ int size; /* 分区大小 */ struct freeList *next; /* 分区链表指针 */ } struct usedList { int startAddress; /* 分区起始地址 */ int jobID; /* 分区中存放作业ID */ struct usedList *next; /* 分区链表指针 */ } 3）将作业组织成链表。 struct jobList { int id; /* 作业ID */ int size; /* 作业大小（需要的存储空间大小）*/ int status; /* 作业状态 0 : new job ,1 : in the memory , 2 : finished . */ struct jobList *next; /* 作业链表指针 */ } 以上将存储空间分为空闲可占用两部分，在usedlist中设jobID而不设size，可以在不增加空间复杂度（与freelist相比）的同时更方便的实现可变分区存储管理（从后面的一些函数的实现上可以得出这个结论）。 尽管设置joblist增加了空间复杂度，但它的存在，使得该程序可以方便的直接利用D盘中的JOB文件。该文件可以认为是一个和其他进程共享的资源。通过这个文件，其他进程写入数据供读取。这中思想在操作系统设计中体现的很多。 2．实现分区存储管理的内存分配功能，选择适应算法（首次适应算法，最佳适应算法，最后适应算法，最坏适应算法）。 基本原理分析： 1） Best fit ：将空闲分区按大小从小到大排序，从头找到大小合适的分区。 2） Worst fit：将空闲分区按大小从大到小排序，从头找到大小合适的分区。 3） First fit ：将空闲分区按起始地址大小从小到大排序，…… 4） Last fit ：将空闲分区按起始地址大小从大到小排序，…… 由此，可将空闲分区先做合适的排序后用对应的适应算法给作业分配存储空间。排序函数 order（bySize为零则按分区大小排序，否则按分区起始地址；inc为零从小到大排序，否则从大到小排序；通过empty指针返回结果）。 void order(struct freeList **empty,int bySize,int inc) { 西安邮电大学 （计算机学院） 课内实验报告 实验名称：内存管理 专业名称：软件工程 班级： 学生姓名： 学号（8位）： 指导教师： 实验日期： 实验五：进程 1.实验目的 通过深入理解区管理的三种算法，定义相应的数据结构，编写具体代码。充分模拟三种算法的实现过程，并通过对比，分析三种算法的优劣。 （1）掌握内存分配FF，BF，WF策略及实现的思路； （2）掌握内存回收过程及实现思路； （3）参考给出的代码思路，实现内存的申请、释放的管理程序，调试运行，总结程序设计中出现的问题并找出原因，写出实验报告。 2.实验要求： 1）掌握内存分配FF，BF，WF策略及实现的思路； 2）掌握内存回收过程及实现思路； 3）参考本程序思路，实现内存的申请、释放的管理程序，调试运行，总结程序设计中出现的问题并找出原因，写出实验报告。 3.实验过程： 创建进程： 删除其中几个进程：(默认以ff首次适应算法方式排列) Bf最佳适应算法排列方式： wf最差匹配算法排列方式： 4.实验心得： 这次实验实验时间比较长，而且实验指导书中对内存的管理讲的很详细，老师上课的时候也有讲的很详细，但是代码比较长，刚开始的时候也是不太懂，但是后面经过和同学一起商讨，明白几种算法的含义： ①首次适应算法。在采用空闲分区链作为数据结构时，该算法要求空闲分区链表以地址递增的次序链接。在进行内存分配时，从链首开始顺序查找，直至找到一个能满足进程大小要求的空闲分区为止。然后，再按照进程请求内存的大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求进程，余下的空闲分区仍留在空闲链中。 ②循环首次适应算法。该算法是由首次适应算法演变而形成的，在为进程分配内存空间时，从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到第一个能满足要求的空闲分区，并从中划出一块与请求的大小相等的内存空间分配给进程。 ③最佳适应算法将空闲分区链表按分区大小由小到大排序，在链表中查找第一个满足要求的分区。 ④最差匹配算法将空闲分区链表按分区大小由大到小排序，在链表中找到第一个满足要求的空闲分区。 实验中没有用到循环首次适应算法，但是对其他三种的描述还是很详细，总的来说，从实验中还是学到了很多。 5.程序源代码： #include 操作系统实验四 【实验题目】：动态分区分配算法 【实验学时】：4学时 【实验目的】 通过这次实验，加深对动态分区分配算法的理解，进一步掌握首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法的实现方法。 【实验内容及要求】 问题描述： 设计程序模拟四种动态分区分配算法：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法的工作过程。假设内存中空闲分区个数为n，空闲分区大小分别为P1, … ,P n，在动态分区分配过程中需要分配的进程个数为m（m≤n），它们需要的分区大小分别为S1, … ,S m，分别利用四种动态分区分配算法将m个进程放入n个空闲分区，给出进程在空闲分区中的分配情况。 程序要求： 1）利用首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法四种动态分区分配算法模拟分区分配过程。 2）模拟四种算法的分区分配过程，给出每种算法进程在空闲分区中的分配情况。 3）输入：空闲分区个数n，空闲分区大小P1, … ,P n，进程个数m，进程需要的分区大小S1, … ,S m。 4）输出：首次适应算法，循环首次适应算法，最佳适应算法，最坏适应算法，最终内存空闲分区的分配情况。 实现源代码： #include 实验四存分配算法 1.实验目的 一个好的计算机系统不仅要有一个足够容量的、存取速度高的、稳定可靠的主存储器，而且要能合理地分配和使用这些存储空间。当用户提出申请主存储器空间时，存储管理必须根据申请者的要求，按一定的策略分析主存空间的使用情况，找出足够的空闲区域分配给申请者。当作业撤离或主动归还主存资源时，则存储管理要收回作业占用的主存空间或归还部分主存空间。主存的分配和回收的实现是与主存储器的管理方式有关的，通过本实验帮助学生理解在动态分区管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。 背景知识： 可变分区方式是按作业需要的主存空间大小来分割分区的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入。随着作业的装入、撤离、主存空间被分成许多个分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。 2.实验容 采用首次适应算法或循环首次算法或最佳适应算法分配主存空间。 由于本实验是模拟主存的分配，所以当把主存区分配给作业后并不实际启动装入程序装入作业，而用输出“分配情况”来代替。（即输出当时的空闲区说明表及其存分配表） 利用VC++6.0实现上述程序设计和调试操作。 3.实验代码 #include 动态分区分配算法 一实验内容与要求 内容：动态分区分配是根据进程的实际需要，动态地为之分配内存空间，而在分配时，须按照一定的分配算法，从空闲分区表或空闲分区链中选出一分区分配给该作业。在本实验中运用了三种分配算法，分别是1.首次适应算法，2.循环首次适应算法，3.最佳适应算法。 要求：动态分区算法也称为可变分区分配算法，常见的空闲区查找算法有首次适应算法，循环首次适应算法，最佳适应算法。特别注意分区回收时，相邻空闲分区需要合并。 (1)参考操作系统教材理解这3种分配算法以及回收算法。 (2)实现3种分配算法以及回收算法。 (3)已知作业申请内存和释放内存的序列，给出内存的使用情况。 (4)作业申请内存和释放内存的序列可以存放在文本文件中。 (5)设计简单的交互界面，演示所设计的功能。(可以使用MFC进行界面的设计) (6)可根据自己能力，在完成以上基本要求后，对程序功能进行适当扩充。 二、需求分析 本次实验通过用C语言进行编程并调试、运行，形象地表现出动态分区的分配方式，直观地展现了首次适应算法和最佳适应算法对内存的释放和回收方式之间的区别。加深了我们对两种算法优缺点的理解，帮助我们了解一些数据结构和分配算法，进一步加深我们对动态分区存储器管理方式及其实现过程的理解。主要的问题在于，如何解决两种算法对内存的释放和回收空间的表示。 动态分区分配：又称为可变分区分配，这种分配方式并不事先先将主存划分成一块块的分区，而是在作业进入主存时，根据作业的大小动态地建立分区。并使分区的大小正好适应作业的需要。因此系统中分区的大小是可变的，分区的数 目也是可变的。 分区分配算法： 1.首次适应法： 为作业选择分区时总是按地址从高到低搜索，只要找到可以容纳该作业的空白块，就把该空白块分配给该作业。 特点：优先利用内存中底地址部分的空闲分区 (将所有空闲区,按其地址递增的顺序链接) 2.循环首次适应算法 该算法是由首次适应算法演变而成，在为进程分配内存空间时，不再是每次都从第一个空间开始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到第一个能满足要求的空闲分区，从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业，为实现本算法，设置一个全局变量f，来控制循环查找，当f%N==0时，f=0；若查找结束都不能找到一个满足要求的分区，则此次内存分配失败。 3.最佳适应算法： 接到内存申请时，在空闲块表中找到一个不小于请求的最小空块进行分配;为作业选择分区时总是寻找其大小最接近于作业所要求的存储区域。 三、概要设计 动态分区常用的数据结构有空闲分区表和空闲分区链，用来记录内存的使用情况，此题中我采用的是空闲分区链的结构，用链指针将所有的分区链接成一条链，每个分区的结构如下所示： typedef struct freearea//定义一个空闲区说明表结构 { int ID; //分区号 long size; //分区大小 long address; //分区地址 int state; //状态 }ElemType; typedef struct DuLNode //double linked list { ElemType data; struct DuLNode *prior; //前趋指针 struct DuLNode *next; //后继指针 }DuLNode,*DuLinkList; 学生学号 实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称 计算机操作系统 开 课 学 院 计算机科学与技术学院 指导老师姓名 学 生 姓 名 学生专业班级 2016 — 2017 学年第一学期 实验三 内存管理 一、设计目的、功能与要求 1、实验目的 掌握内存管理的相关内容，对内存的分配和回收有深入的理解。 2、实现功能 模拟实现内存管理机制 3、具体要求 任选一种计算机高级语言编程实现 选择一种内存管理方案：动态分区式、请求页式、段式、段页式等 能够输入给定的内存大小，进程的个数，每个进程所需内存空间的大小等 能够选择分配、回收操作 内购显示进程在内存的储存地址、大小等 显示每次完成内存分配或回收后内存空间的使用情况 二、问题描述 所谓分区，是把内存分为一些大小相等或不等的分区，除操作系统占用一个分区外，其余分区用来存放进程的程序和数据。本次实验中才用动态分区法，也就是在作业的处理过程中划分内存的区域，根据需要确定大小。 动态分区的分配算法：首先从可用表/自由链中找到一个足以容纳该作业的可用空白区，如果这个空白区比需求大，则将它分为两个部分，一部分成为已分配区，剩下部分仍为空白区。最后修改可用表或自由链，并回送一个所分配区的序号或该分区的起始地址。 最先适应法：按分区的起始地址的递增次序，从头查找，找到符合要求的第一个分区。 最佳适应法：按照分区大小的递增次序，查找，找到符合要求的第一个分区。 最坏适应法：按分区大小的递减次序，从头查找，找到符合要求的第一个分区。 三、数据结构及功能设计 1、数据结构 定义空闲分区结构体，用来保存内存中空闲分区的情况。其中size属性表示空闲分区的大小，start_addr表示空闲分区首地址，next指针指向下一个空闲分区。 //空闲分区 typedef struct Free_Block { int size; int start_addr; struct Free_Block *next; } Free_Block; Free_Block *free_block; 定义已分配的内存空间的结构体，用来保存已经被进程占用了内存空间的情况。其中pid作为该被分配分区的编号，用于在释放该内存空间时便于查找。size表示分区的大小，start_addr表示分区的起始地址，process_name存放进程名称，next指针指向下一个分区。 //已分配分区的结构体 typedef struct Allocate_Block { int pid; int size; int start_addr; char process_name[PROCESS_NAME_LEN]; struct Allocate_Block *next; } Allocate_Block; 2、模块说明 2.1 初始化模块 对内存空间进行初始化，初始情况内存空间为空，但是要设置内存的最大容量，该内存空间的首地址，以便之后新建进程的过程中使用。当空闲分区初始化 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 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 #define n 10 //假定系统允许的最大作业数量为n struct { float address; //已分分区起始地址 float length; //已分分区长度、单位为字节 int flag; //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 #define m 10 //假定系统允许的空闲区最大为m struct { float address; //空闲区起始地址 float length; //空闲区长度、单位为字节 int flag; //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 #define n 10 //假定系统允许的最大作业数量为n 南昌大学实验报告 学生姓名：马江涛学号： 8000612091 专业班级：计算机软件121班 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期： 2014-05-08 实验成绩： 【实验要求】 1、编程实现首次适应算法和最佳适应算法的动态分区分配的分配过程和回收过程。其中，空闲分区通过分区链来管理；在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。 2、假设初始状态下，可用内存空间为640K，并依次有下列请求序列： 1)作业1申请130KB。 2)作业2申请60KB。 3)作业3申请100KB。 4)作业2释放60KB。 5)作业4申请200KB。 6)作业3释放100KB。 7)作业1释放130KB。 8)作业5申请140KB。 9)作业6申请60KB。 10)作业7申请50KB。 11)作业6释放60KB。 请分别用首次适应算法和最佳适应算法进行内存块的分配和回收，要求每次分配和回收后显示出空闲内存分区链的情况【可参考后文的实验提示】。 3、上机时认真的进行测试，输入不同的资源分配请求，写出实验结果； 4、具体要求： （1）对你的程序关键代码处进行注释。 （2）给出实验数据，对结果进行分析，说明对相关知识点的理解。 【实验目的】 了解动态分区分配方式中使用的数据结构和分配算法，并进一步加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解。 【实验思路】 首次适应算法（First-fit）：当要分配内存空间时，就查表，在各空闲区中查找满足大小要求的可用块。只要找到第一个足以满足要球的空闲块就停止查找，并把它分配出去；如果该空闲空间与所需空间大小一样，则从空闲表中取消该项；如果还有剩余，则余下的部分仍留在空闲表中，但应修改分区大小和分区始址。 最佳适应算法（Best-fit）：当要分配内存空间时，就查找空闲表中满足要求的空闲块，并使得剩余块是最小的。然后把它分配出去，若大小恰好合适，则 精心整理西安邮电大学 （计算机学院） 课内实验报告 1. （1 （2 （3 原因，写出实验报告。 2.实验要求： 1）掌握内存分配FF，BF，WF策略及实现的思路； 2）掌握内存回收过程及实现思路； 3）参考本程序思路，实现内存的申请、释放的管理程序，调试运行，总结程序设计中出现的问题并找出原因，写出实验报告。 3.实验过程： 创建进程： 删除其中几个进程：(默认以ff首次适应算法方式排列) Bf最佳适应算法排列方式： wf最差匹配算法排列方式： 4.实验心得： 明 实验中没有用到循环首次适应算法，但是对其他三种的描述还是很详细，总的来说，从实验中还是学到了很多。 5.程序源代码： #include #define PROCESS_NAME_LEN 32 //进程名长度 #define MIN_SLICE 10 //最小碎片的大小#define DEFAULT_MEM_SIZE 1024 //内存大小 #define DEFAULT_MEM_START 0 //起始位置 /*内存分配算法*/ #define MA_FF 1 #define MA_BF 2 #define MA_WF 3 /*描述每一个空闲块的数据结构*/ struct free_block_type { }; /* /* { }; /* /* void display_menu(); int set_mem_size(); void set_algorithm(); void rearrange(int algorithm); int rearrange_WF(); int rearrange_BF(); int rearrange_FF(); int new_process(); int allocate_mem(struct allocated_block *ab); 课程设计报告 课程设计题目：循环首次适应的动态分区分配算法模拟 专业：计算机科学与技术 班级：10204102 姓名：谱 学号: 10204102 指导教师:高小辉 2013年1月11 日 目录 一．循环首次适应算法 (3) 1. 概述 (3) 2．需求分析 (3) 二．实验指导 (4) 1.基本思想 (4) 2．数据结构 (4) 三．运行环境 (6) 四．流程图 (6) 五．循环首次适应算法代码 (5) 六．调试结果 (11) 七、总结 (14) 八．参考文献 (14) 一．循环首次适应算法 1.概述： 该算法是由首次适应算法演变而成的。在为进程分配内存空间时，不再是每次都从链首开始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到一个能满足要求的空闲分区，从中划出一块的请求大小相等的内存空间分配给作业。为实现该算法，应设置一起始查找指针，用于指示下一次起始查询的空闲分区，并采用循环查找方式，即如果最后一个（链尾）空闲分区的大小仍不能满足要求，则返回到第一个空闲分区，比较大小是否满足，找到后，应调整起始查询指针。 2. 需求分析 了解动态分区分配中使用的数据结构和分配算法，并进一步加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解。采用首次适应算法的动态分区分配过程alloc()和回收过程free()。 空闲分区通过空闲分区链表来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间，即每次分配内存空间是总是从低址部分开始进行循环，找到第一个合适的空间，便按作业所需分配的大小分配给作业。 作业完成时，需要释放作业所占空间，此时要考虑到四种情况： (1)回收区与插入点的前一个空闲分区相邻接。此时将二者合并，修改前一 分区的大小。 (2)回收区与插入点的后一空闲分区相邻接，将二者合并，用回收区的首址 作为新空闲区的首址。 (3)回收区同时与插入点的前后两个空闲分区相邻接，三者合并，使用前一空 闲分区的表项和首址。 (4)回收区单独存在。 二、实验指导 1．基本思想 动态分区是指系统不预先划分固定分区，而是在装入程序的时候划分内存区域，使得为程序分配的分区大小恰好等于该程序的需求量，且分区的个数是动态的。显然动态分区有较大的灵活性，较之固定分区能获得好的内存利用率。 2．数据结构 动态分区管理可以用两种数据结构实现，一种是已分配区表和空闲区表，也就是用预先定义好的系统空间来存放空间分配信息。 计算机操作系统内存分配实验报告记录 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 一、实验目的 熟悉主存的分配与回收。理解在不同的存储管理方式下，如何实现主存空间的分配与回收。掌握动态分区分配方式中的数据结构和分配算法及动态分区存储管理方式及其实现过程。 二、实验内容和要求 主存的分配和回收的实现是与主存储器的管理方式有关的。所谓分配，就是解决多道作业或多进程如何共享主存空间的问题。所谓回收，就是当作业运行完成时将作业或进程所占的主存空间归还给系统。 可变分区管理是指在处理作业过程中建立分区，使分区大小正好适合作业的需求，并且分区个数是可以调整的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入，作业等待。随着作业的装入、完成，主存空间被分成许多大大小小的分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。 实验要求使用可变分区存储管理方式，分区分配中所用的数据结构采用空闲分区表和空闲分区链来进行，分区分配中所用的算法采用首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法三种算法来实现主存的分配与回收。同时，要求设计一个实用友好的用户界面，并显示分配与回收的过程。同时要求设计一个实用友好的用户界面,并显示分配与回收的过程。 三、实验主要仪器设备和材料 实验环境 硬件环境：PC或兼容机 软件环境：VC++ 6.0 四、实验原理及设计分析 某系统采用可变分区存储管理，在系统运行当然开始，假设初始状态下，可用的内存空间为640KB，存储器区被分为操作系统分区（40KB）和可给用户的空间区（600KB）。 （作业1 申请130KB、作业2 申请60KB、作业3 申请100KB 、作业2 释放 60KB 、作业4 申请 200KB、作业3释放100KB、作业1 释放130KB 、作业5申请140KB 、作业6申请60KB 、作业7申请50KB） 当作业1进入内存后，分给作业1（130KB），随着作业1、2、3的进入，分别分配60KB、100KB，经过一段时间的运行后，作业2运行完毕，释放所占内存。此时，作业4进入系统，要求分配200KB内存。作业3、1运行完毕，释放所占内存。此时又有作业5申请140KB，作业6申请60KB，作业7申请50KB。为它们进行主存分配和回收。 1、采用可变分区存储管理，使用空闲分区链实现主存分配和回收。 空闲分区链：使用链指针把所有的空闲分区链成一条链，为了实现对空闲分区的分配和链接，在每个分区的起始部分设置状态位、分区的大小和链接各个分区的前向指针，由状态位指示该分区是否分配出去了；同时，在分区尾部还设置有一后向指针，用来链接后面的分区；分区中间部分是用来存放作业的空闲内存空间，当该分区分配出去后，状态位就由“0”置为“1”。 设置一个内存空闲分区链，内存空间分区通过空闲分区链来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲低端的空间。 设计一个空闲分区说明链，设计一个某时刻主存空间占用情况表，作为主存当前使用基础。初始化空间区和已分配区说明链的值，设计作业申请队列以及作业完成后释放顺序，实现主存的分配和回收。要求每次分配和回收后显示出空闲内存分区链的情况。把空闲区说明 一、实验目的 熟悉主存的分配与回收。理解在不同的存储管理方式下.如何实现主存空间的分配与回收。掌握动态分区分配方式中的数据结构和分配算法及动态分区存储管理方式及其实现过程。 二、实验内容和要求 主存的分配和回收的实现是与主存储器的管理方式有关的。所谓分配.就是解决多道作业或多进程如何共享主存空间的问题。所谓回收.就是当作业运行完成时将作业或进程所占的主存空间归还给系统。 可变分区管理是指在处理作业过程中建立分区.使分区大小正好适合作业的需求.并且分区个数是可以调整的。当要装入一个作业时.根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间.若有.则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无.则作业不能装入.作业等待。随着作业的装入、完成.主存空间被分成许多大大小小的分区.有的分区被作业占用.而有的分区是空闲的。 实验要求使用可变分区存储管理方式.分区分配中所用的数据结构采用空闲分区表和空闲分区链来进行.分区分配中所用的算法采用首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法三种算法来实现主存的分配与回收。同时.要求设计一个实用友好的用户界面.并显示分配与回收的过程。同时要求设计一个实用友好的用户界面,并显示分配与回收的过程。 三、实验主要仪器设备和材料 实验环境 硬件环境：PC或兼容机 软件环境：VC++ 6.0 四、实验原理及设计分析 某系统采用可变分区存储管理.在系统运行当然开始.假设初始状态下.可用的内存空间为640KB.存储器区被分为操作系统分区（40KB）和可给用户的空间区（600KB）。 （作业1 申请130KB、作业2 申请60KB、作业3 申请100KB 、作业2 释放 60KB 、作业4 申请 200KB、作业3释放100KB、作业1 释放130KB 、作业5申请140KB 、作业6申请60KB 、作业7申请50KB） 当作业1进入内存后.分给作业1（130KB）.随着作业1、2、3的进入.分别分配60KB、100KB.经过一段时间的运行后.作业2运行完毕.释放所占内存。此时.作业4进入系统.要求分配200KB内存。作业3、1运行完毕.释放所占内存。此时又有作业5申请140KB.作业6申请60KB.作业7申请50KB。为它们进行主存分配和回收。 1、采用可变分区存储管理.使用空闲分区链实现主存分配和回收。 空闲分区链：使用链指针把所有的空闲分区链成一条链.为了实现对空闲分区的分配和链接.在每个分区的起始部分设置状态位、分区的大小和链接各个分区的前向指针.由状态位指示该分区是否分配出去了；同时.在分区尾部还设置有一后向指针.用来链接后面的分区；分区中间部分是用来存放作业的空闲内存空间.当该分区分配出去后.状态位就由“0”置为“1”。 设置一个内存空闲分区链.内存空间分区通过空闲分区链来管理.在进行内存分配时.系统优先使用空闲低端的空间。 设计一个空闲分区说明链.设计一个某时刻主存空间占用情况表.作为主存当前使用基础。初始化空间区和已分配区说明链的值.设计作业申请队列以及作业完成后释放顺序.实现主存的分配和回收。要求每次分配和回收后显示出空闲内存分区链的情况。把空闲区说明链的变化情况以及各作业的申请、释放情况显示打印出来。 /*9.3.2 源程序*/ /***pcb.c***/ #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "string.h" #define MAX 32767 typedef struct node /*设置分区描述器*/ { int address,size; struct node *next; }RECT; /*函数原型*/ RECT *assignment(RECT *head,int application); void acceptment1(RECT *head,RECT *back1); void acceptment2(RECT *head,RECT *back1) ; int backcheck(RECT *head,RECT *back1); void print(RECT *head); /*变量声明*/ RECT *head,*back,*assign1,*p; int application1,maxblocknum; char way; /*主函数*/ main() { char choose[10]; int check; head=malloc(sizeof(RECT)); /*建立可利用区表的初始状态*/ p=malloc(sizeof(RECT)); head->size=MAX; head->address=0; head->next=p; maxblocknum=1; p->size=MAX; p->address=0; p->next=NULL; print(head); /*输出可利用表初始状态*/ printf("Enter the way(best or first(b/f)\n");/*选择适应策略*/ scanf("%c",&way); do{ printf("Enter the assign or accept(as/ac)\n"); scanf("%s",choose); /*选择分配或回收*/ if(strcmp(choose,"as")==0) /*as为分配*/ { printf("Input application:\n"); c++动态分区分配算法模拟(操作系统课程 设计) 课程设计 课程设计名称：操作系统课程设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 课程设计时间：6月13日-——6月17日 计算机科学专业课程设计任务书 说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页 1：需求分析 （1）用C语言实现采用首次适应算法的动态分区分配过程alloc()和回收过程free()。其中，空闲分区通过空闲分区链表来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。 （2）假设初始状态下，可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列：作业1申请130KB；作业2申请60KB；作业3申请100KB；作业2释放60KB；作业4申请200 KB；作业3释放100 KB；作业1释放 130 KB；作业5申请140 KB；作业6申请60 KB；作业7申请 50KB；作业6释放60 KB。采用首次适应算法进行内存块的分配和回 收，同时显示内存块分配和回收后空闲内存分区链的情况。 2：概要设计 （1）数据结构：作业队列数据结构，用于存储待处理作业；阻塞作业队列数据结构，用于存储阻塞的作业。已分配内存块的双向链表，记录当前系 统已分配的各个内存块；未分配内存块的双向链表，记录系统中剩余的 各个内存块；系统内存分配总情况的结点对象，记录系统中阻塞的作业 总数，已分配的内存块数，剩余的内存块数。 （2）主函数：对作业队列、阻塞队列、已分配内存块链表、未分配内存块链表、系统总内存分配情况结点对象进行初始化，调用分配函数或回收函 数，循环处理11个作业步。 （3）分配函数alloc()：首次适应算法检索未分配的内存块链表，若找到合适的内存块，则加以判断，空闲内存块大小减去作业去请求内存块大小小于操作系统第六次 内存分配与回收模拟
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using namespace std; //定义存的大小 const int SIZE=64; //作业结构体，保存作业信息 struct Project{ int number; int length; }; //存块结构体，保存存块信息 struct Block{
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