实验三 存储器管理实验

存储器管理实验实验报告一、实验目的存储器管理是操作系统的重要组成部分，本次实验的目的在于深入理解存储器管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握存储器分配与回收的算法，以及页面置换算法的实现和性能评估。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程语言为 C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019。

三、实验内容与步骤（一）存储器分配与回收算法实现1、首次适应算法（1）原理：从空闲分区链的首地址开始查找，找到第一个满足需求的空闲分区进行分配。

（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态（已分配或空闲）。

当有分配请求时，从链表头部开始遍历，找到第一个大小满足需求的空闲分区。

将该分区进行分割，一部分分配给请求，剩余部分仍作为空闲分区留在链表中。

若找不到满足需求的空闲分区，则返回分配失败。

2、最佳适应算法（1）原理：从空闲分区链中选择与需求大小最接近的空闲分区进行分配。

（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态。

当有分配请求时，遍历整个链表，计算每个空闲分区与需求大小的差值。

选择差值最小的空闲分区进行分配，若有多个差值相同且最小的分区，选择其中起始地址最小的分区。

对选中的分区进行分割和处理，与首次适应算法类似。

3、最坏适应算法（1）原理：选择空闲分区链中最大的空闲分区进行分配。

（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态。

当有分配请求时，遍历链表，找到最大的空闲分区。

对该分区进行分配和处理。

（二）页面置换算法实现1、先进先出（FIFO）页面置换算法（1）原理：选择在内存中驻留时间最久的页面进行置换。

（2）实现步骤：建立页面访问序列。

为每个页面设置一个进入内存的时间戳。

当发生缺页中断时，选择时间戳最早的页面进行置换。

2、最近最久未使用（LRU）页面置换算法（1）原理：选择最近一段时间内最长时间未被访问的页面进行置换。

操作系统实验报告存储器管理学院电信学院专业计算机科学与技术班级14级计科一班实验题目动态分区分配实验组别第三组指导老师曹华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。

二、实验内容用Ｃ语言分别实现采用首次适应算法和最佳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。

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。

三、实验主要仪器设备软件环境：ＶＣ＋＋６编程环境四、实验原理及设计方案1.实验原理：可变分区调度算法有：最先适应分配算法，循环首次适应算法，最佳适应算法，最坏适应算法。

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求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，但应修改区分大小和分区始址。

用户提出内存空间的申请：系统根据申请者的要求，按照一定的分配策略分析内存空间的使用情况，找出能满足请求的空闲区，分给申请者；当程序执行完毕或主动归还内存资源时，系统要收回它所占用的内存空间或它归还的部分内存空间。

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，则直按分配；若有剩余块，则仍保留该余下的空闲分区，并修改分区大小的起始地址。

内存回收：将释放作业所在内存块的状态改为空闲状态，删除其作业名，设置为空，并判断该空闲块是否与其他空闲块相连，若释放的内存空间与空闲块相连时，则合并为同一个空闲块，同时修改分区大小及起始地址。

每当一个进程被创建时，内存分配程序首先要查找空闲内存分区链，从中寻找一个合适的空闲块进行划分，并修改空闲内存分区链，系统根据回收区的首址，从空闲区链中找到相应的插入点，此时出现如下四种情况：(１) 回收区与插入点的前一个空闲区Ｆ１相邻接，此时可将回收区直接与Ｆ１合并，并修改Ｆ１的大小；(２) 回收区与插入点的后一个空闲分区Ｆ２相邻接，此时可将回收区直接与Ｆ２合并，并用回收区的首址作为新空闲区的首址，大小为二者之和；(３) 回收区同时与插入点的前后两个空闲分区邻接，此时需将三者合并；(４) 回收区不与任何一个空闲区邻接，此时应建一新的表项2.主要数据结构的说明定义一个空闲区说明表结构struct freearea {int ID; //分区号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Struct DuLNode//double linked list{ElemType data;struct DuLNode *prior; //前趋指针struct DuLNode *next; //后继指针｝DuLNode,*DuLinkList;算法；首次适应算法：是在分配内存时，从链首开始顺序查找，直到找到一个大小能够满足要求的分区，即进行分配。

存储器管理实验报告1. 实验目的本实验旨在通过实际操作，学习和理解存储器管理的基本概念和原理，并通过编写代码来实现常见的存储器管理算法。

2. 实验背景存储器管理是计算机系统中的重要组成部分，它负责管理和分配计算机的内存资源。

在计算机系统中，内存分为多个不同的区域，每个区域用于存储不同类型的数据。

存储器管理的主要任务是有效地管理和分配这些内存资源，以满足程序的需求，并保证系统的稳定性和高效性。

3. 实验步骤本实验共分为以下几个步骤：步骤一：了解存储器管理的基本概念在开始实验之前，我们首先需要了解存储器管理的基本概念。

包括内存分区、内存分配算法、内存回收算法等。

步骤二：设计实验代码根据实验要求，我们需要编写代码来实现常见的存储器管理算法。

可以选择使用C、C++等编程语言来实现。

步骤三：实验代码测试完成代码编写后，我们需要对代码进行测试，以验证其正确性和可行性。

可以编写一些测试样例来测试不同的存储器管理算法。

步骤四：实验结果分析根据实验的结果，我们可以对不同的存储器管理算法进行比较和分析，评估其优劣和适用性。

步骤五：实验总结在实验结束后，我们可以对实验过程和结果进行总结，总结实验中所学到的知识和经验，并提出改进的建议。

4. 实验总结通过本次实验，我深入了解了存储器管理的基本概念和原理，并通过编写代码实现了常见的存储器管理算法。

实验过程中，我遇到了一些问题，但通过查阅相关文献和资料，最终解决了这些问题。

通过实验，我不仅加深了对存储器管理的理解，还提高了编程能力和问题解决能力。

5. 改进建议在实验过程中，我发现代码实现的效率还有待提高，可以进一步优化算法的设计和实现。

此外，可以扩展实验内容，研究更多的存储器管理算法，并进行比较和分析。

参考文献•[1] 《操作系统教程》•[2] 《计算机体系结构》•[3] 《操作系统原理》。

实验三 可变分区管理一、实验内容模拟主存储器空间的分配和回收。

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虽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采用循环首次适应算法管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。

三、实验题目在可变分区管理方式下采用循环首次适应算法实现主存分配和实现主存回收。

[提示]：（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：图1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 第二栏表1 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；另一种是“空表目”状态，表示表中对应的登记项目是空白（无效），可用来登记新的空闲区（例如，作业撤离后，它所占的区域就成了空闲区，应找一个“空表目”栏登记归还区的起址和长度且修改状态）。

由于分区的个数不定，所以空闲区说明表中应有适量的状态为“空表目”的登记栏目，否则造成表格“溢出”无法登记。

（2）上述的这张说明表的登记情况是按提示：a)表1是所装入的三个作业占用的主存区域后填写的。

b)当有一个新作业要求装入主存时，必须查空闲区说明表，从中找出一个足够大的空闲区。

计算机操作系统实验三存储器管理引言存储器管理是计算机操作系统中非常重要的一部分。

它负责管理计算机中的存储器资源，以便有效地分配和管理内存。

在操作系统的设计和实现中，存储器管理的性能和效率对整个系统的稳定性和性能有着重要的影响。

本文档将介绍计算机操作系统实验三中的存储器管理的实验内容及相关的知识点。

我们将从内存分区管理、页式存储管理和段式存储管理三个方面进行讨论。

内存分区管理内存分区管理是一种常见的存储器管理方法，旨在将物理内存分成若干个不同大小的区域，以便为不同的进程分配内存。

在实验三中，我们将学习和实现两种内存分区管理算法：首次适应算法和最佳适应算法。

首次适应算法是一种简单直观的算法，它从内存的起始位置开始查找第一个满足要求的空闲分区。

而最佳适应算法则是通过遍历整个内存空间，选择最合适的空闲分区来满足进程的内存需求。

通过实验，我们将学习如何实现这两种算法，并通过比较它们的性能和效果来深入理解内存分区管理的原理和实现。

页式存储管理页式存储管理是一种将物理内存分成固定大小的页框（page frame）和逻辑地址分成固定大小的页面（page）的管理方法。

在操作系统中，虚拟内存通过将进程的地址空间划分成大小相等的页面，并与物理内存中的页框相对应，实现了大容量的存储管理和地址空间共享。

在实验三中，我们将学习和实现页式存储管理的基本原理和算法。

我们将了解页表的结构和作用，以及如何通过页表将逻辑地址转换为物理地址。

此外，我们还将学习页面置换算法，用于处理内存不足时的页面置换问题。

段式存储管理段式存储管理是一种将逻辑地址分成不同大小的段并与物理内存中的段相对应的管理方法。

在操作系统的设计中，段式存储管理可以提供更灵活的地址空间管理和内存分配。

实验三将介绍段式存储管理的基本原理和实现方法。

我们将学习段表的结构和作用，以及如何通过段表将逻辑地址转换为物理地址。

同时，我们还将探讨段的分配和释放过程，并学习如何处理外部碎片的问题。

实验三、存储管理实验一. 目的要求：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，熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法。

通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。

二. 例题设计一个请求页式存储管理方案。

并编写模拟程序实现之。

产生一个需要访问的指令地址流，它是一系列需要访问的指令的地址。

为不失一般性，你可以适当地（用人工指定地方法或用随机数产生器）生成这个序列，使得 50％的指令是顺序执行的，25％的指令均匀地散布在前地址部分，25％的地址是均匀地散布在后地址部分。

为简单起见，页面淘汰算法采用 FIFO页面淘汰算法，并且在淘汰一页时，只将该页在页表中抹去，而不再判断它是否被改写过，也不将它写回到辅存。

具体的做法可以是：产生一个需要访问的指令地址流；指令合适的页面尺寸（例如以 1K或2K为1页）；指定内存页表的最大长度，并对页表进行初始化；每访问一个地址时，首先要计算该地址所在的页的页号，然后查页表，判断该页是否在主存——如果该页已在主存，则打印页表情况；如果该页不在主存且页表未满，则调入一页并打印页表情况；如果该页不在主存且页表已满，则按 FIFO页面淘汰算法淘汰一页后调入所需的页，打印页表情况；逐个地址访问，直到所有地址访问完毕。

存储管理算法的流程图如下：三. 实验题：设计一个固定式分区分配的存储管理方案，并模拟实现分区的分配和回收过程。

可以假定每个作业都是批处理作业，并且不允许动态申请内存。

为实现分区的分配和回收，可以设定一个分区说明表，按照表中的有关信息进行分配，并根据分区的分配和回收情况修改该表。

设计一个可变式分区分配的存储管理方案，并模拟实现分区的分配和回收过程。

对分区的管理法可以是下面三种算法之一：首次适应算法最坏适应算法最佳适应算法编写并调试一个段页式存储管理的地址转换的模拟程序。

首先设计好段表、页表，然后给出若干个有一定代表性的地址，通过查找段表页表后得到转换的地址。

存储器管理实验报告存储器管理实验报告一、引言存储器管理是计算机操作系统中至关重要的一部分，它负责管理计算机的内存资源。

在本次实验中，我们将通过模拟实验来深入了解存储器管理的原理和实践操作。

二、实验目的1. 理解存储器管理的基本概念和原理；2. 学习并掌握存储器分配和回收的算法；3. 实践操作，加深对存储器管理的理解。

三、实验环境本次实验使用了一款名为“MemSim”的模拟器，它能够模拟计算机的内存分配和回收过程，并提供了一系列操作和指令供我们使用。

四、实验步骤1. 启动模拟器并加载测试程序；2. 观察内存分配过程，了解不同算法的工作原理；3. 进行内存回收操作，观察回收算法的效果；4. 分析实验结果，总结不同算法的优缺点。

五、实验结果与分析在本次实验中，我们使用了三种常见的内存分配算法：首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。

分别对应了不同的内存分配策略。

首次适应算法是最简单的一种算法，它从内存的起始位置开始查找可用的内存块，并将程序加载到第一个合适的位置。

这种算法的优点是简单易实现，但缺点是容易产生外碎片。

最佳适应算法则是从所有可用内存块中选择最小的一个来加载程序。

这样可以最大程度地减少外碎片的产生，但同时也增加了内存分配的开销。

最坏适应算法则是选择最大的可用内存块来加载程序。

这样可以减少内存碎片的产生，但会导致更多的内存浪费。

通过对比实验结果，我们可以发现不同算法在内存利用率、外碎片和内存开销等方面存在差异。

在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的算法。

六、实验心得通过本次实验，我对存储器管理有了更深入的了解。

在实践操作中，我发现不同的算法在内存分配和回收过程中有不同的优缺点，需要根据具体需求进行选择。

同时，我也意识到了内存管理对计算机性能的重要性，合理的存储器管理可以提高计算机的运行效率。

在今后的学习和工作中，我将进一步深入研究存储器管理的原理和算法，并将其应用于实际项目中。

通过不断的实践和总结，我相信我能够在存储器管理方面取得更好的成果。

操作系统实验报告三存储器管理实验操作系统实验报告三：存储器管理实验一、实验目的本次存储器管理实验的主要目的是深入理解操作系统中存储器管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握内存分配与回收的算法，以及页面置换算法的工作过程和性能特点，从而提高对操作系统资源管理的认识和实践能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程语言为 C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019。

三、实验内容1、内存分配与回收算法实现首次适应算法（First Fit）最佳适应算法（Best Fit）最坏适应算法（Worst Fit）2、页面置换算法模拟先进先出页面置换算法（FIFO）最近最久未使用页面置换算法（LRU）时钟页面置换算法（Clock）四、实验原理1、内存分配与回收算法首次适应算法：从内存的起始位置开始，依次查找空闲分区，将第一个能够满足需求的空闲分区分配给进程。

最佳适应算法：在所有空闲分区中，选择能够满足需求且大小最小的空闲分区进行分配。

最坏适应算法：选择空闲分区中最大的分区进行分配。

2、页面置换算法先进先出页面置换算法：选择最早进入内存的页面进行置换。

最近最久未使用页面置换算法：选择最近最长时间未被访问的页面进行置换。

时钟页面置换算法：给每个页面设置一个访问位，在页面置换时，从指针指向的页面开始扫描，选择第一个访问位为0 的页面进行置换。

五、实验步骤1、内存分配与回收算法实现定义内存分区结构体，包括分区起始地址、大小、是否已分配等信息。

实现首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法的函数。

编写测试程序，创建多个进程，并使用不同的算法为其分配内存，观察内存分配情况和空闲分区的变化。

2、页面置换算法模拟定义页面结构体，包括页面号、访问位等信息。

实现先进先出页面置换算法、最近最久未使用页面置换算法和时钟页面置换算法的函数。

编写测试程序，模拟页面的调入和调出过程，计算不同算法下的缺页率，比较算法的性能。