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++
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。
2.采用可变分区存储管理.分别采用首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法实现主存分配和回收。
3、主存空间分配
（1）首次适应算法
在该算法中.把主存中所有空闲区按其起始地址递增的次序排列。在为作业分配存储空间时.从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找.直到找到第一个能满足要求的空闲区.从中划出与请求的大小相等的存储空间分配给作业.余下的空闲区仍留在空闲区链中。
（2）最佳适应算法
在该算法中.把主存中所有空闲区按其起始地址递增的次序排列。在为作业分配存储空间时.从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找.直到找到一个能满足要求的空闲区且该空闲区的大小比其他满足要求的空闲区都小.从中划出与请求的大小相等的存储空间分配给作业.余下的空闲区仍留在空闲区链中
（3）最坏适应算法
在该算法中.把主存中所有空闲区按其起始地址递增的次序排列。在为作业分配存储空间时.从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找.直到找到一个能满足要求的空闲区且该空闲区的大小比其他满足要求的空闲区都大.从中划出与请求的大小相等的存储空间分配给作业.余下的空闲区仍留在空闲区链中。
4、主存空间回收
当一个作业执行完成撤离时.作业所占的分区应该归还给系统。归还的分区如果与其它空闲区相邻.则应合成一个较大的空闲区.登记在空闲区说明链中.此时.相邻空闲区的合并问题.要求考虑四种情况：
（1）释放区下邻空闲区（低地址邻接）
（2）释放区上邻空闲区（高地址邻接）
（3）释放区上下都与空闲区邻接
（4）释放区上下邻都与空闲区不邻接
五、程序流程图
main函数里的流程图
分配空间里的流程图
回收空间里的流程图
六、相关数据结构及关键函数说明
本程序采用了一个struct free_table数据结构.里面包含分区序号（num）、起始地址（address）、分区长度（length）和分区状态（state）。还用了线性表的双性链表存储结构（struct Node）.里面包含前区指针（prior）和后继指针（next）。一开始定义一条（含有first和end）的链.用开始指针和尾指针开创空间链表。然后分别按三种算法进行分配和回收。
在该程序中关键函数有.sort（）、allocation（）、recovery（）、和First_fit（）、Best_fit （）、Worst_fit（）；其中sort（）函数是用来整理分区序号的.如在删序号3时.她与前面序号2相连在一起了.然后序号2中的长度总满足申请的内存大小.就会在序号2中分配.然后序号在2的基础上加1.一直加.加到与原本序号3的下一个序号也就是4相等.这时sort（）就开始有明显的工作了；allocation（）是分配空间的.也是过渡到三个算法中的.当三个算法中满足或者不满足分配请求.都会又返回值给allocation（）；recovery（）是用来回收内存的.里面包含了四种情况相连结果.即释放区上与空闲区邻接、释放区下与空闲区邻接、释放区上下都与空闲区邻接、释放区上下都与空闲区不邻接这四种情况的结果。
七、源代码
#include<>
#include<>
#define OK 1 重试！");
return ERROR;
}
switch(a)
{
case 1: 配失败！****");
return OK;
break;
case 2: 配失败！****");
return OK;
break;
case 3: 配失败！****");
return OK;
break;
}
}
Status deal1(Node *p)重新输入所使用的内存分配算法:\n");
scanf("%d",&a);
}
switch(a)
{
case 1:printf("\n\t****使用首次适应算法：****\n");break;
case 2:printf("\n\t****使用最佳适应算法：****\n");break;
case 3:printf("\n\t****使用最坏适应算法：****\n");break;
}
Initblock(); 重试！");
continue;
}
}
}
八、执行结果和结果分析
初始化首次适应算法：
当作业1、2、3顺利分配内存空间后：
回收序号2里面的内存：
分配作业4：
回收序号3里面的内存（与上邻序号2相连了）
回收序号1里的内存（与下邻序号2相连了）
继续分配（会发现总是按顺序查找满足要求的第一个空闲块.一旦发现就会分配）：
初始化最佳适应算法：
继续分配（会发现总是查找满足要求的空闲块且其比其他空闲块长度小.一旦发现就会分配）：
初始化最坏适应算法：
继续分配（会发现总是查找满足要求的空闲块且其比其他空闲块长度小.一旦发现就会分配）：
九、所遇困难的解决以及心得体会
本实验我采取用一条链表同时表示空闲分区链和主存空间占用情况.因为主存总大小是固定的.把空闲分区链所表示的区域从总的内存里去除就是被占用的空间的大小.这个实验还是比较简单的.但在执行过程中还是遇到了很多问题.如在回收空间的函数中.因为要考虑到四种情况.我一开始的想法是这样的：让p指向链表开头.一直等找到p所指向的分区序号等于要删除的分区序号.然后开始执行.当p->prior不是链首first时要考虑p->next是不是链尾end.然后继续考虑p的前向指针和后向指针得状态是否为空闲；等考虑完p->prior不是链首了.就进行考虑p->prior是链首的问题.然后又进行了考虑p->next是不是链尾end.然后继续考虑p的前向指针和后向指针得状态是否为空闲；等考虑完了p->prior的问题又进行考虑p->next的问题.一直这样重复了.我都不知道.当时超烦的.后来静下心重新检查自己写得程序.才知道自己写得这个函数好凌乱。后来我直接把p->next=end的情况去掉了。才使得程序出现好转。当解决了回收问题.发现在回收后有有作业请求分配时.分配序号会出现这种情况.就是有分区序号相等的情况.如下图（a）；后来我采用了一个sort（）整理分区序号.一开始我把这个函数放到三个算法函数中.还是没有发生改变。然后我又继续检查程序.想到函数sort（）放到show（）函数中会怎样呢没想到对了.真的能改变分区序号的值.如图（b）。其实sort（）就是实现图（c）里面的功能。当然还不止这两个问题的.不过在这过程序中.整理分区序号和回收内存是让我花的时间最多去解决的问题。总之这次收获还挺大的。
图（a）
图（b）
图（c）
操作系统内存管理
操作系统内存管理 1. 内存管理方法 内存管理主要包括虚地址、地址变换、内存分配和回收、内存扩充、内存共享和保护等功能。 2. 连续分配存储管理方式 连续分配是指为一个用户程序分配连续的内存空间。连续分配有单一连续存储管理和分区式储管理两种方式。 2.1 单一连续存储管理 在这种管理方式中，内存被分为两个区域：系统区和用户区。应用程序装入到用户区，可使用用户区全部空间。其特点是，最简单，适用于单用户、单任务的操作系统。CP／M和 DOS 2．0以下就是采用此种方式。这种方式的最大优点就是易于管理。但也存在着一些问题和不足之处，例如对要求内
存空间少的程序，造成内存浪费；程序全部装入，使得很少使用的程序部分也占用—定数量的内存。 2.2 分区式存储管理 为了支持多道程序系统和分时系统，支持多个程序并发执行，引入了分区式存储管理。分区式存储管理是把内存分为一些大小相等或不等的分区，操作系统占用其中一个分区，其余的分区由应用程序使用，每个应用程序占用一个或几个分区。分区式存储管理虽然可以支持并发，但难以进行内存分区的共享。 分区式存储管理引人了两个新的问题：内碎片和外碎片。 内碎片是占用分区内未被利用的空间，外碎片是占用分区之间难以利用的空闲分区(通常是小空闲分区)。 为实现分区式存储管理，操作系统应维护的数据结构为分区表或分区链表。表中各表项一般包括每个分区的起始地址、大小及状态(是否已分配)。
分区式存储管理常采用的一项技术就是内存紧缩(compaction)。 2.2.1 固定分区(nxedpartitioning)。 固定式分区的特点是把内存划分为若干个固定大小的连续分区。分区大小可以相等：这种作法只适合于多个相同程序的并发执行(处理多个类型相同的对象)。分区大小也可以不等：有多个小分区、适量的中等分区以及少量的大分区。根据程序的大小，分配当前空闲的、适当大小的分区。 优点：易于实现，开销小。 缺点主要有两个：内碎片造成浪费；分区总数固定，限制了并发执行的程序数目。 2.2.2动态分区(dynamic partitioning)。 动态分区的特点是动态创建分区：在装入程序时按其初始要求分配，或在其执行过程中通过系统调用进行分配或改变分区大小。与固定分区相比较其优点是：没有内碎
计算机操作系统内存分配实验报告记录
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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
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
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);
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 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n 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m struct {floataddress;//空闲区起始地址
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 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{
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。
一、单项选择题 二、CADCA CADCC CBDBC DDADB DCAD 1．联想存储器在计算机系统中是用于__C____的。 A．存储文件信息B．与主存交换信息 C．内存地址变换D．内存管理信息 2．作业在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应该执行的指令是___D___。 A．被中断的前一条B．被中断的后一条 C．作业的第一条D．被中断的指令 在请求分页存储管理中，当指令的执行所需要的内容不在内存中时，发生缺页中断，当缺页调入内存后，应执行被中断指令。另：缺页中断作为中断与其它中断一样要经历如保护CPU环境，分析中断原因，转入缺页中断处理程序进行处理，恢复CPU环境等几个步骤，但缺页中断又是一种特殊的中断，它与一般中断相比，有着明显的区别，主要表现在下面两个方面：(1)缺页中断是在指令执行期间产生和处理中断信号的。(2)一条指令的执行期间，可能产生多次缺页中断。 3．实现虚拟存储器的目的是__D____。 A．实现存储保护B．实现程序浮动 C．扩充外存容量D．扩充内存容量 4．在段页式存储系统中，一个作业对应___C__。 A．多个段表B．一个段表，一个页表 C．一个段表，多个页表D．多个段表，多个页表 5．在虚拟页式存储管理方案中，完成将页面调入内存的工作的是___A___。 A．缺页中断处理B．页面淘汰过程C．工作集模型应用D．紧缩技术利用 6．采用分页式内存管理时，重定位的工作是由___C___完成的。 A．操作系统B．用户C．地址转换机构D．内存空间分配程序 7．在分页式内存管理系统中可能出现的问题是__B____。 A．颠簸B．不能共享C．外部碎片D．动态链接 8．在下列有关分页式内存管理的叙述中正确的是___D___。 A．程序和数据是在开始执行前一次性和装入的 B．产生缺页中断一定要淘汰一个页面 C．一个被淘汰的页面一定要写回外存 D．在页面中有“访问位”和“修改位”等消息 9. 在可变式分配方案中，最佳适应算法是将空白区在空白区表中按___C___次序排列。 A．地址递增B．地址递减C．容量递增D．容量递减 10. 在可变分区分配方案中，将空白分区按地址递增次序排列是要采用___C___。 A．最佳适应算法B．最差适应算法 C．首次适应算法D．最迟适应算法
内存管理实验报告
信息科学与技术学院实验报告 课程名称: 实验项目: 实验地点:指导教师: 日期: 实验类型:（验证性实验综合性实验设计性实验） 专业: 计算机外包班级: 14外三姓名: 周鹏飞学号: 1414104033 一、实验目的及要求 通过此次实验，加深对内存管理的认识，进一步掌握内存的分配，回收算法的思想。 二、实验仪器、设备或软件 Windows操作系统PC一台；VC++6.0 三、实验内容及原理 原理：设计程序模拟内存的动态分区内存管理方法。内存空闲区使用空闲分区表进行管理，采用最先适应算法从空闲分区表中寻找空闲区进行分配，内存回收时不考虑与相邻空闲分区的合并。 假定系统的内存共640k,初始状态为操作系统本身占用40k.t1时刻，为作业A,B,C分配80k,60k,100k的内存空间；t2时刻作业B完成；t3时刻为作业D分配50k的内存空间；t4时刻作业C，A完成；t5时刻作业D完成。要求编程序分别输出t1,t2,t3,t4,t5时刻内存的空闲区的状态。 实验内容： #include
#define size 10 //不再切割剩余分区的大小 typedef struct PCB_type { char name;//进程名 int address;//进程所占分区首地址 int len;//进程所占分区的长度 int valid;//PCB标识符（有效，无效） }PCB； Typedef struct seqlist //进程信息队列 { PCB PCBelem[maxPCB];// maxPCB为为系统中允许的最多进程数 int total; //系统中实际的进程数 }PCBseql;//分区类型的描述 typedef struct Partition { int address;//分区起址 int len;//分区的长度 int valid;//有标识符（有效，无效） }Part;//内存空闲分区表（顺序表）描述 typedef struct Partlist //空白分区链 ｛ Part Partelem[maxPart];//maxPart为系统中可能的最多空闲分区数 int sum;//系统中世纪的分区数 ｝Partseql;//全局变量 PCBseql *pcbl;//进程队列指针 Partseql *part1；//空闲队列指针 #intclude “MainManager.h” void initpcb() //初始化进程表vpcb1 { int i; pcb1->PCBelem[0].address=0; pcb1->PCBelem[0].len=0; pcb1->PCBelem[0].name=’s’; pcb1->PCBelem[0].valid=1; pcb1->total=0; for(i=1;i #include q->size=50; p->next=q; p=q; q=new memory; //空闲块3，大小30，起始地址75k q->begin=75; q->pro=0; q->size=30; p->next=q; p=q; q=new memory; //空闲块4，大小45，起始地址105k q->begin=105; q->pro=0; q->size=45; p->next=q; p=q; q=new memory; //空闲块5，大小54，起始地址150k q->begin=150; q->pro=0; q->size=54; p->next=q; p=q; q=new memory; //空闲块6，大小52，起始地址204k q->begin=204; q->pro=0; q->size=52; p->next=q; q->next=NULL; } else //动态内存，只有一个大的内存块 { p=new memory; //空闲块251k,起始地址是5k p->begin=5; p->pro=0; p->size=251; p->next=NULL; base->next=p; } } void assign(memory *q,char pro,int size) //动态，给进程pro在内存块q->next上分配size 大小，q不为空且q->next不为空 一．实验名称 模拟实现动态分区存储管理 二．实验要求 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：先确定主存空间分配表；然后采用最优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。 三．解决方案 实现动态分区的分配与回收，主要考虑两个问题：第一，设计记录主存使用情况的数据结构，用来记录空闲区和作业占用的区域；第二，在该数据结构基础上设计主存分配算法和主存回收算法。 由于动态分区的大小是由作业需求量决定的，故分区的长度预先不能固定，且分区的个数也随主存分配和回收变动。总之，所有分区的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主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（空闲区和已分配区），回收主存分区时，可能会合并空闲区，这样如果整个主存采用一张表格记录已分配区和空闲区，就会使表格操作繁琐。主存分配时查找空闲区进行分配，然后填写已分配区表，主要操作在空闲区。由此可见，主存的分配与回收主要是对空闲区的操作。这样为了便于对主存空间的分配与回收，可建立两张分区表记录主存使用情况：“已分配区表”记录作业占用分区，“空闲区表”记录空闲区。 然后在数据结构上进行主存的分配，其主存分配算法采用最优适应算法，即按祖业要求挑选一个能满足作业要求的最小空闲区分配。具体实现时，把空闲区按长度以某种方式（递增方式）登记在“空闲区表”中，分配时顺序查找“空闲区表”，查到的第一个空闲区就是满足作业要求的最小分区。在实现回收时，先在“已分配区表”中找到将作业归还的区域，且变为空，检查“空闲区”表中未分配区域，查找是否有相邻空闲区，最后合并空闲区，修改“空闲区表”。设计程序时可选择进行主存分配或主存回收，所需参数为：若是主存分配。输入作业名和所需主存空间大小；若是回收，输入回收作业的作业名，以循环进行主存分配和回收。 四．实验代码 #include 处理机的执行模式与执行状态 大多数处理器都至少支持两种执行模式，一种是同操作系统有关的模式，另一种则是同用户程序有关的模式。较低特权的模式称为用户模式。较高特权的模式称系统模式、控制模式或内核模式。 内核模式能执行所有的指令，访问所有的内存； 用户模式则只能执行有限的指令，访问规定的内存 处理器往往有一个或多个寄存器来保存处理器模式信息——程序状态字（PSW ） 为了防止操作系统及其关键数据（如PCB ）遭到用户程序有意或无意的破坏，通常将处理机的执行状态分为两种：核心态与用户态 核心态又称管态、系统态，是操作系统管理程序执行时机器所处的状态。 它具有较高的特权，能执行一切指令，能访问所有的寄存器和存储区。 用户态又称目态，是用户程序执行时机器所处的状态。 它具有较低的特权，只能执行规定的指令和只能访问指定的寄存器和存储区。 信号量练习2.某电话亭每一时刻最多只能容纳一个人打电话。来打电话的人，如果看到电话亭空闲，则直接进入电话亭打电话；如果看到电话亭里正有人在打电话，则在外面排队等候，直到轮到自己，再进入电话亭打电话。请用信号量来表达打电话的进程对电话机的互斥使用逻辑。 该电话亭每次只能容纳一个人打电话（进程）使用，所以是一个临界资源，资源量为1，各进程要互斥使用。 用信号量来表达资源的数量： semaphore mutex=1；（或empty=1） main( ) { Cobegin Pi （ ）；//(i=1,2,3,4,……); Coend } 练习3.某电话亭共有3台电话机，即能容纳3个人（3个进程）同时打电话。来打电话的人，如果看到电话亭有空闲机子，则直接进入电话亭打电话；如果看到电话亭人满，则在外面排队等候，直到轮到自己再进入电话亭打电话。请用信号量机制表达打电话的进程对电话机资源的使用限制。 用信号量来表达空闲的电话机数： 资源量的初值为3（表示开始时有3台空机子可用） semaphore empty=3； main （ ） { Cobegin Pi （ ）; i=1,2,3,…… Coend } 4.生产者-消费者问题 一个说明空缓冲单元的数目，用empty 表示，其初值为有界缓冲区的大小n ，另一个说明满缓冲单元的数目，用full 表示，其初值为0。而有界缓冲区是一个临界资源，必须互斥使用，因此还需要另外设置一个互斥信号量mutex ，其初值为1。semaphore full=0; //第一步：定义信号量， semaphore empty=n; //并为信号量赋初值 semaphore mutex=1; main( ) // 第二步：编写主函数， { cobegin //在其中调用各个进程 produceri ( ); //i=1,2,…m P i( ) // i=1,2,3…… { P(mutex); 打电话； ……… 打完电话 走出电话亭 V(mutex); } Pi （ ） i=1，2，3，… { P(empty); 打电话； 打电话完毕 出电话亭 V(empty); } 主存空间的分配与回收实验报告 实验报告 课程名称：操作系统 实验名称：主存空间的分配与回收学号： 110310014 学生姓名：于钊 班级：信管1101班 指导教师：吴联世 实验日期： 2013 年12月5日 3、采用最先适应算法（顺序分配算法）分配主存空间。 按照作业的需要量，查空闲区说明表，顺序查看登记栏，找到第一个能满足要求的空闲区。当空闲区大于需要量时，一部分用来装入作业，另一部分仍为空闲区登记在空闲区说明表中。 由于本实验是模拟主存的分配，所以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。 4、当一个作业执行完成撤离时，作业所占的分区应该归还给系统，归还的分区如果与其它空闲区相邻，则应合成一个较大的空闲区，登记在空闲区说明表中。例如，在上述中列举的情况下，如果作业2撤离，归还所占主存区域时，应与上、下相邻的空闲区一起合成一个大的空闲区登记在空闲区说明表中。 2）程序结构（流程图） 首次适应分配模拟算法 主存回收算法 3）实现步骤 实现动态分区的分配与回收，主要考虑三个问题：第一，设计记录主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主存分配算法；第三，在设计的数据表格基础上设计主存回收算法。 1．设计记录主存使用情况的数据表格 由于动态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，且分区的个数也随主存分配和回收变动。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主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，回收主存分区时，可能会合并空闲区，这样如果整个主存采用一张表格记录已分分区和空闲区，就会使表格操作繁琐。主存分配时查找空闲区进行分配，然后填写已分配区表，主要操作在空闲区；某个作业执行完后，将该分区贬词空闲区，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，主存的分配与回收主要时对空闲区的操作。这样为了便于对主存空间的分配与回收，就建立两张分区表记录主存的使用情况：“已分配区表”记录作业占用分区，“空闲区表”记录空闲区。 这两张表的实现方法一般由两种：链表形式、顺序表形式。在本实验中，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“已分配区表”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，系统运行过程中才不会出错，因此在多数情况下，无论是“已分配表区”还是“空闲区表”都是空闲栏目。已分配区表中除了分区起始地址、长度 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50KBo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 ”o 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。 2.采用可变分区存储管理，分别采用首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法实现主存分配和回收。 3、主存空间分配 （1）首次适应算法在该算法中，把主存中所有空闲区按其起始地址递增的次序排列。在为作业分配存储空间 实验四、主存空间的分配与回收实验 实验项目名称：主存空间的分配与回收 实验项目性质：综合性实验 所属课程名称：《操作系统》 实验计划学时：2学时 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。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说明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、循环首次适应算法、最佳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。 三、实验主要仪器设备和材料 实验环境 硬件环境：IBM-PC或兼容机 软件环境：C语言编程环境 四、实验方法、步骤及结构测试 1、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 ?作业6申请60KB 设计一个空闲分区表（链），空闲分区通过空闲分区表（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。 设计一个空闲分区说明表，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。初始化空闲区和已分配区说明表的值。设计一个作业申请队列以及作业完成后的释放顺序，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。把空闲区说明表的变化情况以及各作业的申请、释放情况显示、打印出来。 2、实现过程 内存分配： ①．动态输入构造空闲区表，并显打印示构造好的空闲区表。 ②．键盘接收内存申请尺寸大小。 ③．根据申请，实施内存分配，并返回分配所得内存首址。 ④．分配完后，调整空闲区表（即扣除分配部分），并显示调整后的空闲区表。 ⑤．若分配失败，返回分配失败信息。 内存回收 ①．动态输入构造空闲区表，并显示构造好的空闲区表。 ②．根据空闲区表，按内存回收的四种情况从键盘接收回收区域的内存首址与大小。 ③．回收区域，调整空闲区表（与前面空闲区相连、与后面空闲区相连、与前后空闲区相连则合并、与前后空闲区都不相连则插入该项），并显示调整后的空闲区表。 五、实验报告要求： 1、设计题目 2、设计要求 3、设计分析操作系统实验内存分配(链表实现)
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