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操作系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解操作系统的基本概念、功能、类型和结构，掌握操作系统的五大核心功能模块（处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口）；2. 掌握操作系统的发展历程、主要操作系统（如Windows、Linux、Mac OS）的特点及应用场景；3. 了解操作系统的设计与实现原理，包括进程管理、内存管理、设备管理、文件系统等关键技术；4. 学会使用操作系统提供的命令行或图形界面进行基本的系统操作与维护。
技能目标：1. 培养学生对操作系统的实际操作能力，能够熟练使用至少一种操作系统进行日常管理与维护；2. 培养学生运用操作系统原理解决实际问题的能力，如分析系统性能、诊断故障、优化配置等；3. 提高学生的编程能力，使其能够编写简单的系统程序或脚本，实现特定功能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统的兴趣，激发学生学习计算机科学的热情；2. 培养学生的团队合作意识，使其在讨论、分析、解决问题的过程中学会倾听、交流、协作；3. 培养学生具备良好的信息素养，关注操作系统领域的最新发展，增强信息安全意识。
课程性质：本课程为计算机科学与技术专业（或相关领域）的必修课，具有较强的理论性和实践性。
学生特点：学生已具备一定的计算机基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力，但可能对操作系统原理的理解和应用尚有不足。
教学要求：注重理论与实践相结合，以案例驱动、任务导向的方式进行教学，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握操作系统的基本原理，提高实际应用水平，为后续专业课程学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 操作系统概述：介绍操作系统的基本概念、功能、类型，比较不同操作系统的特点，分析操作系统的发展趋势。
教材章节：第一章 操作系统概述2. 进程与线程管理：讲解进程与线程的概念、状态与转换，进程调度算法，同步与互斥，死锁与饥饿问题。
教材章节：第二章 进程管理3. 存储管理：介绍内存分配与回收策略，虚拟内存技术，页面置换算法，内存保护机制。
《操作系统》课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握操作系统的基本概念，包括进程、线程、内存管理、文件系统等核心知识；2. 了解操作系统的历史发展，掌握不同类型操作系统的特点及使用场景；3. 掌握操作系统的性能评价方法和常用的调度算法。
技能目标：1. 培养学生运用操作系统知识解决实际问题的能力，如分析系统性能瓶颈、优化系统资源分配等；2. 培养学生具备基本的操作系统编程能力，如进程创建、线程同步、文件操作等；3. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，通过小组讨论和项目实践，学会共同解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统学科的兴趣，激发学生的学习热情，使其形成积极向上的学习态度；2. 培养学生具备良好的信息素养，尊重知识产权，遵循法律法规；3. 培养学生的创新精神和批判性思维，敢于质疑、勇于探索，形成独立思考的能力。
课程性质：本课程为计算机科学与技术专业的核心课程，旨在让学生掌握操作系统的基本原理和实现方法，提高学生的系统分析和编程能力。
学生特点：学生具备一定的编程基础和计算机系统知识，具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，通过案例分析和项目实践，帮助学生将所学知识内化为具体的学习成果。
在教学过程中，关注学生的学习进度和反馈，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 操作系统概述：介绍操作系统的定义、发展历程、功能、类型及特点，对应教材第一章内容。
- 操作系统的起源与发展- 操作系统的功能与类型- 操作系统的主要特点2. 进程与线程：讲解进程与线程的概念、状态、调度算法，对应教材第二章内容。
- 进程与线程的定义与区别- 进程状态与转换- 进程调度算法3. 内存管理：分析内存管理的基本原理、策略和技术，对应教材第三章内容。
- 内存分配与回收策略- 虚拟内存技术- 页面置换算法4. 文件系统：介绍文件系统的基本概念、结构、存储原理，对应教材第四章内容。
《操作系统课程设计》报告学号：姓名：班级：指导教师：报告日期：一、课设目的通过对操作系统课程的学习，熟悉进程的概念、进程的管理与存储、进程的调度，通过实践深入理解进程的调度算法。
二、课设任务要求编写一个程序，可以创建若干个虚拟进程，并对若干个虚拟进程进行调度，调度策略为时间片轮转法，主要任务包括：①进程的个数，进程的内容（即进程的功能序列）来源于一个进程序列描述文件，另外调度运行结果输出到一个运行日志文件；②设计PCB适用于时间片轮转法；③建立进程队列；④实现时间片轮转调度算法，尽量可视化的展示调度的动态过程。
○5总结程序设计的开发过程：需求分析、系统设计、系统实现及文档的收集和整理。
三、实验方法与设计分析每个进程有一个进程控制块（ PCB）表示。
进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。
据需要设计调查计划调查、收集数据，能按要求整理数据，在统计表进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。
进程的到达时间为输入进程的时间。
，计算机，千千万万中小创业者渴望成功高中语文，语文试卷，计算机摇篮课进程的运行时间以时间片为单位进行计算。
每个进程的状态可以是就绪 W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。
式，因此上开店成为了一种潮流，并且越来越多高中语文，语文试卷，计算机就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。
用已占用CPU时间加1来表示。
卷，计算机络购物高中语文，语文试卷，计算机市场潜力还远未被释放课件同如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。
语文，语文试卷，计算机，第5代速度达自动软件，不用东奔西走高中语文，语文每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的 PCB，以便进行检查。
操作系统课程设计（完整规范版）一、设计目的操作系统课程设计旨在让学生深入了解操作系统的基本原理，掌握操作系统的设计与实现方法，培养学生在实际操作系统中分析和解决问题的能力。
通过本次课程设计，学生将能够：1. 加深对操作系统理论知识的理解与应用；2. 提高动手实践能力，培养创新精神和团队协作意识；3. 为今后从事操作系统相关领域的研究和工作奠定基础。
二、设计要求（1）进程管理：包括进程的创建、撤销、调度等；（2）内存管理：实现内存分配、回收、页面置换等；（3）文件系统：实现文件的创建、删除、读写等操作；（4）设备管理：实现设备的分配、回收、驱动等功能。
（1）代码规范：编写清晰、易读、易维护的代码；（3）团队协作：合理分工，确保团队成员共同参与、共同进步。
三、设计步骤1. 需求分析：分析课程设计所需实现的功能，明确各个模块的具体要求；2. 概要设计：根据需求分析，制定总体设计方案，划分模块，确定模块间接口；3. 详细设计：针对每个模块，进行具体实现方案的设计；4. 编码实现：按照设计文档，编写代码，实现各个功能模块；5. 测试与调试：对实现的功能进行测试，发现问题并进行调试；6. 优化与改进：根据测试结果，对代码进行优化，提高系统性能；四、预期成果1. 完成一套具有基本功能的模拟操作系统，能够演示进程管理、内存管理、文件系统和设备管理的主要操作；2. 提供完整的，包括注释，以便他人理解和学习；3. 形成一份详尽的课程设计报告，记录设计过程中的思考、遇到的问题及解决方案；4. 通过课程设计，提升个人在操作系统领域的理论知识和实践能力。
五、评价标准1. 功能完整性：各功能模块是否按照要求实现，系统是否能正常运行；3. 创新性：设计过程中是否有独特的想法，是否对现有技术有所改进；4. 团队协作：团队成员之间沟通是否顺畅，分工是否合理，协作是否高效；5. 文档质量：课程设计报告是否详细、准确，是否能够完整反映设计过程和成果。
前言操作系统（Operating System, 简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源旳计算机程序, 是直接运营在“裸机”上旳最基本旳系统软件, 任何其他软件都必须在操作系统旳支持下才干运营。
操作系统是顾客和计算机旳接口, 同步也是计算机硬件和其他软件旳接口。
操作系统旳功能涉及管理计算机系统旳硬件、软件及数据资源, 控制程序运营, 改善人机界面, 为其他应用软件提供支持, 让计算机系统所有资源最大限度地发挥作用, 提供多种形式旳顾客界面, 使顾客有一种好旳工作环境, 为其他软件旳开发提供必要旳服务和相应旳接口等。
事实上, 顾客是不用接触操作系统旳, 操作系统管理着计算机硬件资源, 同步按照应用程序旳资源祈求, 分派资源, 如: 划分CPU时间, 内存空间旳开辟, 调用打印机等。
操作系统旳重要功能是资源管理, 程序控制和人机交互等。
计算机系统旳资源可分为设备资源和信息资源两大类。
设备资源指旳是构成计算机旳硬件设备, 如中央解决器, 主存储器, 磁盘存储器, 打印机, 磁带存储器, 显示屏, 键盘输入设备和鼠标等。
信息资源指旳是寄存于计算机内旳多种数据, 如系统软件和应用软件等。
操作系统位于底层硬件与顾客之间, 是两者沟通旳桥梁。
顾客可以通过操作系统旳顾客界面, 输入命令。
操作系统则对命令进行解释, 驱动硬件设备, 实现顾客规定。
本次课程设计我们将对上学期所学旳知识进行系统旳应用, 而达到巩固知识旳作用目录1问题概述 (2)2需求分析 (2)3 概要设计 (2)3.1重要功能 (2)3.2 模块功能构造 (3)3.3 软硬件环境 (3)3.4数据构造设计 (3)4 具体设计 (4)4.1“先来先服务（FCFS）调度算法” (4)4.2“短进程调度算法（SPF）” (7)4.3“高响应比优先调度算法” (10)4.4“优先级调度（非抢占式）算法” (13)5 系统测试及调试 (15)5.1测试 (15)5.2调试过程中遇到旳问题 (16)6 心得体会 (17)7 参照文献 (18)8 附录 (19)1问题概述编写一种进程调度程序, 容许多种进程并发执行。
操作系统课程设计Linux一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握Linux操作系统的核心概念、原理和应用技能。
通过本课程的学习，学生将能够：1.理解操作系统的基本原理，包括进程管理、内存管理、文件系统和输入/输出系统。
2.掌握Linux操作系统的安装、配置和管理方法。
3.熟练使用Linux命令行界面，进行日常操作和系统管理。
4.掌握Linux常用命令、 shell脚本编写和系统监控工具的使用。
5.了解Linux操作系统在服务器、嵌入式设备和云计算等领域的应用。
二、教学内容本课程的教学内容分为五个部分：1.操作系统概述：介绍操作系统的定义、功能和分类，以及Linux操作系统的历史和发展。
2.进程管理：讲解进程的基本概念、进程控制、进程同步和互斥、死锁及其解决方法。
3.内存管理：介绍内存分配与回收策略、内存保护、虚拟内存和分页分段机制。
4.文件系统：讲解文件和目录结构、文件访问控制、文件系统性能优化和磁盘空间分配策略。
5.输入/输出系统：介绍I/O设备管理、中断和DMA机制、设备驱动程序和I/O调度策略。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合的方式，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：教师讲解操作系统的核心概念和原理，引导学生掌握基本知识。
2.讨论法：学生针对实际案例和问题进行讨论，培养学生的思考和分析能力。
3.案例分析法：分析Linux操作系统的实际应用案例，使学生了解操作系统的应用场景。
4.实验法：安排实验室课时，让学生亲自动手进行系统安装、配置和调试，提高学生的实践能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的Linux操作系统教材，如《Linux操作系统原理与应用》。
2.参考书：提供相关的学术论文、技术博客和在线文档，供学生拓展阅读。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频和演示文稿，辅助学生理解和记忆。
4.实验设备：提供Linux服务器、虚拟机和实验室环境，让学生进行实际操作。
操作系统-课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解操作系统的基本概念、功能、类型及发展历程；2. 掌握操作系统的五大功能模块（处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口）的工作原理；3. 了解操作系统的安全性、稳定性和性能评价标准；4. 熟悉至少一种主流操作系统（如Windows、Linux）的安装、配置及使用。
技能目标：1. 能够使用操作系统基本命令进行文件管理、系统监控等操作；2. 学会编写简单的批处理脚本，实现自动化操作；3. 掌握操作系统设置、优化及故障排除的基本方法；4. 能够分析操作系统的性能问题，并提出合理的解决方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作精神，学会在团队中共同解决问题；3. 增强学生的信息安全意识，遵守网络道德规范，尊重知识产权；4. 培养学生的创新意识，敢于尝试新事物，勇于克服困难。
课程性质：本课程为信息技术学科，结合学生年级特点，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力。
学生特点：学生具备一定的计算机操作基础，对操作系统有一定了解，但深入理解不足，需要通过课程学习提高认识。
教学要求：以学生为主体，教师为主导，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践操作能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 操作系统的基本概念：介绍操作系统的定义、功能、类型及发展历程，对应教材第一章内容。
2. 操作系统五大功能模块：- 处理器管理：讲解处理器分配、调度算法等，对应教材第二章；- 存储器管理：介绍内存分配、回收、地址映射等，对应教材第三章；- 设备管理：阐述设备分配、I/O调度、缓冲管理等，对应教材第四章；- 文件管理：讲解文件系统结构、文件存储、目录管理等，对应教材第五章；- 用户接口：介绍命令行接口、图形用户接口等，对应教材第六章。
课程设计操作系统一、教学目标本课程旨在让学生掌握操作系统的基本原理和概念，了解操作系统的运行机制和功能，培养学生运用操作系统知识解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解操作系统的基本概念、功能和作用；（2）掌握操作系统的运行机制，包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理；（3）了解操作系统的发展历程和主流操作系统的基本特点。
2.技能目标：（1）能够运用操作系统知识分析和解决实际问题；（2）具备基本的操作系统使用和维护能力；（3）掌握操作系统的基本配置和优化方法。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对操作系统知识的兴趣和好奇心；（2）树立正确的计算机使用观念，提高信息素养；（3）培养学生团队协作、创新思考和持续学习的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.操作系统概述：介绍操作系统的定义、功能、作用和分类；2.进程管理：讲解进程的概念、进程控制、进程同步与互斥、死锁等问题；3.内存管理：讲解内存分配与回收策略、虚拟内存、页面置换算法等；4.文件管理：讲解文件和目录的概念、文件存储结构、文件访问控制、磁盘空间分配等；5.设备管理：讲解设备驱动程序、I/O调度策略、中断处理和DMA传输等；6.操作系统实例分析：分析主流操作系统（如Windows、Linux）的基本特点和运行机制。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解操作系统的基本概念、原理和知识点；2.讨论法：学生针对操作系统相关问题进行讨论，培养学生的思维能力和团队协作精神；3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解操作系统在实际应用中的作用和意义；4.实验法：安排实验课程，让学生动手实践，巩固所学知识。
四、教学资源为实现课程目标，我们将采用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的操作系统教材，为学生提供系统、全面的知识体系；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，拓展学生的知识视野；3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，辅助讲解和展示操作系统的相关概念和实例；4.实验设备：配置相应的实验设备，让学生动手实践，提高操作能力。
操作系统安全课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解操作系统的基本安全原理，掌握操作系统安全的核心概念。
2. 学习操作系统安全机制，包括身份认证、访问控制、加密和审计等。
3. 了解常见操作系统漏洞及攻击手段，掌握安全防护策略。
技能目标：1. 能够分析操作系统安全配置，提出有效的安全优化建议。
2. 学会运用操作系统安全工具进行安全检查和加固。
3. 掌握基本的安全编程技巧，避免编写带有安全风险的代码。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的信息安全意识，认识到操作系统安全的重要性。
2. 激发学生对计算机安全的兴趣，引导他们关注网络安全领域的最新发展。
3. 培养学生的团队协作精神和责任感，使他们能够在实际工作中发挥积极作用。
针对课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够列举并解释操作系统安全的核心概念。
2. 学生能够分析操作系统漏洞，并提出相应的安全防护措施。
3. 学生能够独立完成操作系统安全配置和加固任务，提高系统安全性。
4. 学生能够关注网络安全领域的发展，了解最新的操作系统安全技术和趋势。
5. 学生能够在团队项目中发挥积极作用，共同提高操作系统安全水平。
二、教学内容1. 操作系统安全概述- 了解操作系统的基本概念、发展历程和常见类型。
- 掌握操作系统安全的重要性及安全风险。
2. 操作系统安全机制- 学习身份认证、访问控制、加密和审计等核心安全机制。
- 分析各类安全机制的原理和作用。
3. 常见操作系统漏洞与攻击手段- 列举常见的操作系统漏洞，如缓冲区溢出、权限提升等。
- 了解攻击手段，如病毒、木马、拒绝服务和网络攻击等。
4. 安全防护策略与工具- 学习操作系统安全防护策略，如最小权限原则、安全配置等。
- 了解并运用操作系统安全工具，如防火墙、入侵检测系统等。
5. 安全编程与最佳实践- 掌握安全编程技巧，避免编写带有安全风险的代码。
- 学习操作系统安全最佳实践，提高安全意识和能力。
实践课设计报告课程名称操作系统课程设计模拟设计内存管理中的地址题目转换（动态分区、页式十进制）学院班级学号姓名指导教师年月日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 模拟设计内存管理中的地址转换（动态分区、页式十进制）初始条件：1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，理解动态分区、页式、段式和段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。
2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．下列内部存储器管理中地址转换，在完成指定存储管理技术中的地址转换基础上还可以选择其它内部存储器管理中的地址转换进行模拟设计并实现：⑴动态分区方案，用最先适用算法对作业实施内存分配，然后把作业地址空间的某一逻辑地址转换成相应的物理地址。
能够处理以下的情形：输入某一逻辑地址，程序能判断地址的合法性，如果合法，计算并输出相应的物理地址。
如果不能计算出相应的物理地址，说明原因。
⑵页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（十进制）。
能够处理以下的情形：输入某一十进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用十进制表示。
⑶页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（八进制）。
能够处理以下的情形：输入某一八进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用八进制表示。
⑷页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（十六进制）。
能够处理以下的情形：输入某一十六进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用十六进制表示。
⑸段式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。
能够处理以下的情形：指定内存的大小，进程的个数，每个进程的段数及段大小；能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。
⑹段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。
能够处理以下的情形：指定内存的大小，内存块的大小，进程的个数，每个进程的段数及段内页的个数；能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。
2．设计报告内容应说明：⑴目的、功能与要求（明确该选题的作用并列出所选功能及要求）；⑵问题的详细描述、需求分析（分析说明相关算法原理及具体的实验内容）；⑶数据结构、功能设计（给出功能结构图、处理流程图）；⑷开发平台及源程序的主要部分（对主要代码段附文字注释）；⑸测试用例，运行结果与运行情况分析；⑹自我评价与总结：i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色；ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）；iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）；v）对实验题的评价和改进意见，请你推荐设计题目。
时间安排：设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。
周2、周3：完成程序调试及测试。
周4、周5：验收、撰写课程设计报告。
（注意事项：严禁抄袭，一旦发现，一律按0分记）1 设计目的、功能与要求1.1课程设计目的本课程设计是学习完《计算机操作系统》课程后，进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，让学生更好地掌握操作系统的原理及实现方法，实现操作系统动态分区管理和页式十进制存储系统管理中地址转换的问题，加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力，本课程设计的主要目的如下：（1）巩固以及深入了解操作系统的基本概念与功能；（2）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；（3）深入了解动态分区存储管理方式与页式存储管理方式的内存分配以及地址转换的实现；（4）运用所学知识，实现最先适应法、最佳适应法、最坏适应法动态分区，实现对内存的保护、分配以及回收，同时实现在页式存储系统下的地址转换；（5）在实践过程中，掌握存储管理的功能、常用存储管理技术以及逻辑地址、虚拟地址的概念，对于动态分区与页式存储管理技术能够熟练掌握这二种技术所解决的问题、实现的思想、具备的优势和存在的问题。
1.2课程设计功能和要求下列内部存储器管理中地址转换，在完成指定存储管理技术中的地址转换基础上还可以选择其它内部存储器管理中的地址转换进行模拟设计并实现：（1）动态分区方案，用最先适用算法对作业实施内存分配，然后把作业地址空间的某一逻辑地址转换成相应的物理地址。
能够处理以下的情形：输入某一逻辑地址，程序能判断地址的合法性，如果合法，计算并输出相应的物理地址。
如果不能计算出相应的物理地址，说明原因。
（2）页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（十进制）。
能够处理以下的情形：输入某一十进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用十进制表示。
2 问题描述2.1 动态分区法2.1.1 动态分区的基本思想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。
动态分区法在作业的处理过程中根据所需大小划分区域，分区的位置和大小都不固定，应作业的要求而设置。
内存的初始分配情况为：系统初启时，操作系统占用内存的一部分（从低地址开始），剩下的部分作为一个空闲区。
当一个用户程序（作业、进程）调入内存时候，把这个空闲区的低地址部分区域分配给该程序。
2.1.2 动态分区的分配算法从可用表或自由链中找到一个足以容纳该作业的可用空白区，若这个空白区比所需求大，则将它分为2个部分：一部分成为已分配区，剩下部分仍未空白区，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初始地址。
动态分区算法的关键在于空闲区表的组织方式与寻找合适空闲区的算法。
空闲区表的组织方式有两种：按空闲区大小的升序或降序组织；按空闲区首址升序或降序组织。
寻找合适的空闲区通常采用三种方法：最先适应法、最佳适应法以及最坏适应法。
（1）最先适应法（first-fit）：按分区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。
（2）最佳适应法（best-fit）:按分区大小的递增次序查找，找到符合要求的第一个分区。
（3）最坏适应法（worst-fit）: 按分区大小的递减次序查找，找到符合要求的第一个分区。
2.1.3 动态分区的回收算法检查回收的分区是否与空白区邻接，如有则加以合并，使之成为一个连续的大空白区；否则，新增一个空白区。
随后，修改可用表或自由链。
不同空闲区与回收区邻接情况下动态分区回收分析图如下图1所示，四种主要的邻接情况回收算法如下：（1）上临空闲区：将r合并到f1；（2）下临空闲取：将r合并到f2；（3）上、下临空闲区：将f1、r、f2合并到f1；（4）上、下都无空闲区：r作为一个空闲区插入到分区表的适当位置。
图1 动态分区回收情况分析图2.2 页式存储管理2.2.1 分页的概念（1）逻辑空间分页：程序地址空间分成大小相等的页（页面大小为2n,通常为1KB,2KB,nKB等）。
每页都有一个页号，从0开始编排。
（2）内存空间分块：把内存也按页的大小分成内存块或页面，同样从0开始编排。
（3）内存分配原则：当一个用户程序装入内存时，以页为单位进行分配，并且一个进程的若干页可分别装入物理上不相邻的内存块中。
逻辑地址（虚地址）的表示：在分页存储管理中，用户程序中的逻辑地址包括页号和页内地址（页内位移）。
若给定页面大小年为L，逻辑地址是A，则页号P和页内位移d可按下式计算：P=INT[A/L]d=A MOD L分页系统中作业或进程的各页可以离散地装入内存的任何空闲块中，因此，连续作业的页号可以对应于不连续的块号，要找到每个页在内存中对应的物理块就需要引入页表。
页表是页式存储管理的数据结构，它包括用户程序空间的页面与内存块的对应关系、页面的存储保护和存取控制方面的信息。
页表由页号、块号以及存取控制三部分组成，用于进行页号到块号的映射。
2.2.2 页式地址映射原理图2 页式地址变换机构页式地址映射：（1）虚地址以十进制数给出：●页号=INT[虚地址/页大小]●位移量=虚地址 mod 页面大小●根据题意产生页表●以页号查页表，得到对应的内存块号●内存地址=块号×页面大小+位移量（2）虚地址以十六进制、八进制、二进制数给出：●将虚地址转换成二进制数●根据页的大小分离出页号和位移量（低位部分是位移量，高位部分是页号）●根据题意产生页表●将位移量直接复制到内存地址寄存器的低位部分●以页号查页表，得到对应页装入内存的块号，并将块号转换成二进制数填入地址寄存器的高位部分，从而形成内存地址2.3 地址转换与地址转换相关的基本概念：（1）逻辑地址（相对地址、虚地址）：用户的程序经过汇编或编译后形成目标代码，目标代码通常采用相对地址的形式。
其首地址为0，其余指令中地址都是相对于首地址来编址，不能用逻辑地址在内存中读取信息。
（2）物理地址（绝对地址、实地址）：内存中存储单元的地址。
物理地址可以直接寻址。
（3）地址映射：将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址。
当程序装入内存时，操作系统为该程序分配一个内存空间，由于程序的逻辑地址与分配到的内存物理地址不一致，而CPU执行指令时，是按物理地址进行的，所以需要进行地址转换。
3 功能设计3.1 总体功能模块根据课程设计的任务需求，将本内存管理地址转换模拟系统分为动态分区管理和页式存储管理两个主要模块，其中动态分区管理模块中又包括初始化内存空间、分配内存空间、回收内存空间、查看内存空间、地址转换和退出分区模块这六个子功能，页式存储管理包括初始化分页信息、地址转换和退出页式模块这三个子功能，系统功能模块图如下图3所示。
图3 功能模块图3.2 核心功能处理流程3.2.1 动态分区分配算法（1）首次适应法流程如下图4。
图4 首次适应法处理流程图（2）最佳适应法流程如下图5。
图5 最佳适应法处理流程图（3）最坏适应法流程如下图6。
图6 最坏适应法处理流程图3.2.2 动态分区内存空间回收算法动态分区内存空间回收算法处理流程如下图7。
图7 动态分区内存空间回收处理流程图3.2.3 动态分区地址转换算法动态分区地址转换处理流程如下图8。
图8 动态分区地址转换处理流程图3.2.4 页式管理地址转换算法页式管理地址转换流程如下图9。
图9 页式管理地址转换处理流程图4 核心代码及注释4.1 动态分区内存分配代码4.1.1 首次适应法：def FirstFit(work_id,work_length,memList):for i in memList:if i.ID == work_id:print("该作业已存在，无法再进行分配")return# 从头依次遍历由低地址开始进行分配for i in range(0,len(memList)):p = memList[i]# p为未分配的分区，且长度大于作业块的长度if p.state == 1 and p.length > work_length:# 剩下的未分配的区块node2 = Memory(p.start+work_length, p.end, p.length - work_length, 1, 0)# a是已分配的区块a = Memory(p.start, p.start+work_length-1, work_length,state=0, ID=work_id)# 删除原来的分区del memList[i]# 先插入未分配的区块(起始地址较大)memList.insert(i,node2)# 再插入已分配的区块(起始地址较小)memList.insert(i,a)display(memList)return# p为未分配的分区，且长度恰好等于作业块的长度if p.state == 1 and p.length == work_length:# 其他状态均不变，只需把状态修改为已分配且分区号修改为工作块号即可p.state = 0p.ID = work_iddisplay(memList)return# 全部区块均遍历完成，但是区块大小均小于工作块长度，无连续空间可存放当前工作块，分配失败print('内存空间不足，分配失败！')4.1.2 最佳适应法：def BestFit(work_id,work_length,memList):for i in memList:if i.ID == work_id:print("该作业已存在，无法再进行分配")return# 避免打乱memList按照分区起始地址排列的顺序q = copy.copy(memList)# 给所有已分配和未分配的分区按照分区大小从小到大排序q = SizeAscSort(q)s = -1# 判断是否恰好存在一个分区长度与作业块长度相等flag = 0for i in range(0, len(q)):p = q[i]# p.state == 1 未分配且分区长度等于作业块长度if p.state == 1 and p.length == work_length:s = p.start # s得到起始位置flag = 1break# p.state == 1 未分配且分区长度大于作业块长度if p.state == 1 and p.length > work_length:s = p.start# s得到起始位置break# 内存各个分区遍历if s == -1:print('内存空间不足，分配失败！')return# 进一步分配内存for i in range(0, len(memList)):p = memList[i]if p.start == s:if flag == 0:# 不能恰好划分node2 = Memory(p.start+work_length, p.end, p.length - work_length, 1 , 0)# 未分配a = Memory(p.start, p.start+work_length-1,work_length, state = 0 ,ID = work_id)del memList[i]memList.insert(i,node2)memList.insert(i,a)print(未恰好分配所得分区状态如下： ')display(memList)returnelif flag == 1:# 恰好分完p.state = 0p.ID = work_idprint('恰好分配后所得分区状态如下： ')display(memList)return4.1.3 最坏适应法：def WorstFit(work_id,work_length,memList):for i in memList:if i.ID == work_id:print("该作业已存在，无法再进行分配")return# 避免打乱memList按照分区起始地址排列的顺序q = copy.copy(memList)# 给所有已分配和未分配的分区按照分区大小从小到大排序q = DesSort(q)# 判断是否恰好存在一个分区长度与作业块长度相等flag = 0for i in range(0, len(q)):p = q[i]# 只需找到第一个空闲分区即可if p.state == 1 :# 第一个空闲分区大小也不满足分配要求if p.length < work_length:print('内存空间不足，分配失败！')returnelif p.length == work_length: # 恰好可分配s = p.start # s得到起始位置# 表示恰好可分配flag = 1breakelif p.length > work_length:# 分配后有剩余s = p.start# s得到起始位置break# 内存各个分区遍历for i in range(0, len(memList)):p = memList[i]if p.start == s:if flag == 0:# 不能恰好划分node2 = Memory(p.start+work_length, p.end, p.length -work_length, 1, 0)# 未分配a = Memory(p.start, p.start+work_length-1,work_length, state = 0 ,ID = work_id)del memList[i]memList.insert(i,node2)memList.insert(i,a)display(memList)returnelif flag == 1:# 恰好分完p.state = 0p.ID = work_iddisplay(memList)return4.2 动态分区的回收与拼接代码def release(work_id,memList):for i in range(0,len(memList)):p = memList[i]# 分区号与待删除作业号匹配if p.ID == work_id:# 修改分区状态state为1（内存未分配）p.state =1# target表示当前分区的顺序编号target = i# 修改ID为0（未分配）p.ID = 0# 向前合并空闲块if target > 0:# 该分区不是第一个分区if memList[target - 1].state == 1:# 前一个分区是空闲分区print('向前合并！')# 合并后分区起始地址为前一个分区的起始地址，终止地址仍为当前分区的终止地址，分区长度为两个分区长度之和，分区状态为未分配（1），分区号为0a = Memory(memList[target -1].start,memList[target].end,memList[target-1].length+memList[target].length,1,0)# 删除前一个分区del memList[target - 1]# 删除当前分区del memList[target - 1]# 在前一个分区的位置插入新分区memList.insert(target-1,a)# 分区指针前移一位target -= 1print(target)# 向后合并空闲块if target + 1 < len(memList):# 该分区不是最后一个分区 if memList[target + 1].state == 1:# 后一个分区是空闲分区print('向后合并！')print(target)# 合并后分区起始地址为当前分区的起始地址，终止地址仍为后一个分区的终止地址，分区长度为两个分区长度之和，分区状态为未分配（1），分区号为0a =Memory(memList[target].start,memList[target+1].end,memList[target].length+memList[target+1].length,1,0)# 删除当前分区del memList[target]# 删除后一个分区del memList[target]# 在当前分区的位置插入新分区memList.insert(target,a)print(target)print('回收已完成！')display(memList)returnprint('该作业号不存在，无法回收！')4.3 动态分区地址转换代码def addrTranse(jobId,lgcAddr,memList):# jobId——作业号# lgcAddr——逻辑地址# memList——内存空间分区状态列表flag = 0# flag用于标记该作业是否已分配内存，0表示初始未分配for i in memList:if i.ID == jobId and i.state == 0:# 遍历分区状态列表后发现作业已分配内存，将flag置为1 flag = 1# 作业长度大于或等于逻辑地址则计算物理地址并输出if i.length > int(lgcAddr) or i.length == int(lgcAddr): realAddr = int(lgcAddr) + i.start - 1print('该作业的逻辑地址对应的物理地址为：',realAddr)return# 作业长度小于逻辑地址则提示逻辑地址越界else:print('逻辑地址越界，请输入合法的逻辑地址！')returnif flag == 0: #遍历列表后发现该作业未分配内存print('该作业尚未分配内存，请输入正确的作业号！')return4.4 页式管理地址转换代码print('地址转换（逻辑地址->物理地址）')# repit用于选择在地址转换结束后是否继续进行地址转换，初始值为Y（Yes）repit = 'Y'while (repit == 'Y' or repit == 'y'):# choice用于保存用户选择输入逻辑地址的进制choice = input("请选择输入逻辑地址的进制（DEC->10进制,HEX->16进制）:")logaddr = input("请输入逻辑地址：")if choice == 'HEX':# 将输入的16进制数转换为10进制数lAddr = int(logaddr, 16)# 计算页号与偏移地址p = int(int(lAddr) / perSize)x = int(lAddr) % perSizeelif choice == 'DEC':# 计算页号与偏移地址p = int(int(logaddr)/perSize)x = int(logaddr)%perSizeelse:print('输入进制选项有误，请重新输入！')continueif p > blockNum:print('该页号不存在，请输入页表中的合法页号！')else:if x > perSize:print('偏移地址越界，请输入合法偏移地址！')else:# 计算物理地址rlAddr = pglist[p] * perSize + xprint('该逻辑地址对应的物理地址（10进制）为：', rlAddr) print('该逻辑地址对应的物理地址（16进制）为：', hex(rlAddr))repit = input('是否继续进行地址转换Y/N:')4.5 动态分区数据结构class Memory(object):def __init__(self,start,end,length,state=1,ID='-'):#init()方法是一种特殊的方法，被成为类的初始化方法，当创建这个类的实例时就会调用该方法# 内存分区起始地址self.start = start# 内存分区终止地址self.end = end# 内存分区长度self.length = length#state为1表示内存未分配，为0表示内存已分配self.state = state# ID为'-'是未分配，其余为任务（作业/进程）编号/标识self.ID = ID5 设计结果分析5.1 动态分区内存管理测试用例(1) 初始化动态分区内存空间程序运行截图如下图10所示。
