实验二 磁盘空间管理算法

实验二、可变分区存储管理一、实验目的1．加深对可变分区的存储管理的理解；2．提高用C 语言编制大型系统程序的能力，特别是掌握C 语言编程的难点：指针和指针作为函数参数；3．掌握用指针实现链表和在链表上的基本操作。

二、实验内容参照教材P25-P26页内容，编写一个C 程序，用char *malloc(unsigned size)函数向系统申请一次内存空间（如size=1000，单位为字节），用循环首次适应法addr = (char *)lmalloc(unsigned size) 和lfree(unsigned size,char * addr)模拟UNIX 可变分区内存管理，实现对该内存区的分配和释放管理。

三、实验要求分配函数lmalloc 的参数size 和释放函数lfree 的参数size、addr，要以键盘命令的形式输入，每次分配和释放后显示自己的空闲存储区表。

空闲存储区表可采用结构数组的形式（最低要求）或双向链接表的形式，建议采用的数据结构为：struct map{unsigned m_size;char * m_addr;};struct map{unsigned m_size;char *m_addr;struct map *next, *prior；};整个系统的基本框架为程序结束前将整个存储区归还给系统。

四、实验注意事项键盘命令的简单形式如：m[alloc] 100 [enter] 通过lmalloc 函数申请100 字节的内存空间。

f[ree] 100 2567899 [enter] 通过lfree 函数释放起始地址为2567899 的那个内存区，该地址先前通过lmalloc 申请的有效存储区地址。

命令输入可用C语言函数scanf (“%c”, &cmdchar); cmdchar =getchar ( )或scanf (“%s”, &cndstring)后跟scanf (“%u”, &size)或scanf (“%u %u”, &size, &addr)。

磁盘空间管理2课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解磁盘空间管理的基本概念和重要性。

2. 学生能掌握磁盘分区的原则和方法，并了解不同文件系统的特点。

3. 学生能学会使用磁盘清理、磁盘碎片整理等工具进行磁盘空间优化。

技能目标：1. 学生能独立进行磁盘分区和格式化操作。

2. 学生能运用磁盘清理和磁盘碎片整理工具，提高计算机运行效率。

3. 学生能分析磁盘空间使用情况，提出合理的优化方案。

情感态度价值观目标：1. 学生能认识到磁盘空间管理在计算机使用中的重要性，养成良好的计算机使用习惯。

2. 学生在团队协作中，能积极沟通、分享经验，培养合作精神。

3. 学生在解决磁盘空间管理问题的过程中，能保持耐心和细心，形成解决问题的自信心。

课程性质：本课程为计算机基础课程，旨在帮助学生掌握磁盘空间管理的方法和技巧，提高计算机使用效率。

学生特点：学生处于初中年级，已具备一定的计算机操作基础，对新鲜事物充满好奇心，但可能缺乏系统性的磁盘空间管理知识。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以操作练习为主，培养学生实际操作能力。

同时，关注学生情感态度价值观的培养，引导他们养成良好的计算机使用习惯。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 磁盘空间管理概述- 磁盘空间管理的重要性- 磁盘空间管理的基本概念2. 磁盘分区与格式化- 磁盘分区的原则与方法- 不同文件系统的特点- 磁盘格式化操作步骤3. 磁盘清理与优化- 磁盘清理工具的使用- 磁盘碎片整理原理- 磁盘空间优化策略4. 磁盘空间分析与调整- 磁盘空间使用情况分析- 磁盘空间分配与调整方法- 磁盘空间管理最佳实践教学大纲：第一课时：磁盘空间管理概述- 引入磁盘空间管理的重要性- 介绍磁盘空间管理的基本概念第二课时：磁盘分区与格式化- 讲解磁盘分区原则、方法- 介绍不同文件系统特点- 演示磁盘格式化操作步骤第三课时：磁盘清理与优化- 教学磁盘清理工具的使用- 解析磁盘碎片整理原理- 探讨磁盘空间优化策略第四课时：磁盘空间分析与调整- 分析磁盘空间使用情况- 讲解磁盘空间分配与调整方法- 分享磁盘空间管理最佳实践教学内容依据课程目标，遵循科学性和系统性原则，结合教材相关章节进行组织。

磁盘空间管理2课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

知识目标要求学生掌握磁盘空间管理的基本概念、原理和方法；技能目标要求学生能够运用磁盘空间管理技术，有效管理和优化磁盘空间；情感态度价值观目标要求学生培养对磁盘空间管理的重视，增强信息素养，养成良好的人民信息素养。

通过分析课程性质、学生特点和教学要求，明确课程目标，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。

二、教学内容根据课程目标，选择和教学内容，确保内容的科学性和系统性。

本课程的教学大纲如下：1.磁盘空间管理基本概念：介绍磁盘的类型、结构和管理的重要性。

2.磁盘空间分配策略：讲解磁盘空间的分配原则、方法和算法。

3.磁盘空间优化技术：介绍磁盘碎片整理、磁盘清理和磁盘压缩等技术。

4.磁盘空间监控与分析：教授如何监控磁盘空间使用情况，分析磁盘空间问题。

5.磁盘空间管理工具的使用：学习常用的磁盘空间管理工具，如磁盘清理软件、碎片整理工具等。

教学内容与课本紧密相关，符合教学实际。

三、教学方法选择合适的教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：讲解磁盘空间管理的基本概念、原理和方法。

2.讨论法：学生讨论磁盘空间管理的问题和解决方案。

3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解磁盘空间管理的具体应用。

4.实验法：让学生动手操作，实际操作磁盘空间管理工具。

教学方法应多样化，以激发学生的学习兴趣和主动性。

四、教学资源选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。

教学资源应该能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。

1.教材：选择权威、实用的磁盘空间管理教材。

2.参考书：提供相关的参考书籍，扩展学生的知识面。

3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，生动展示磁盘空间管理的内容。

4.实验设备：准备计算机实验室，让学生实际操作磁盘空间管理工具。

目录1.相关知识 (4)1.1空闲盘块的组织 (4)1.2空闲盘块的分配与回收 (5)2.系统设计 (6)2.1算法及说明 (6)2.2算法流程图 (6)2.3数据结构及各子程序 (7)3.成果 (7)3.1磁盘存储空间的分配 (7)3.2磁盘存储空间的回收 (8)3.3结束 (9)4.总结 (9)4.1 个人总结赵勋 (9)4.2 个人总结史迎丰 (10)4.3 个人总结齐泓洋 (11)4.4 个人总结李霖 (12)5. 参考文献12《操作系统》课程设计任务书1.相关知识1.1空闲盘块的组织（1）空闲盘块好栈用来存放当前可用的一组空闲的盘块好（最多含100个号）, 以及栈中尚有的空闲盘块号数N。

顺便指出, N还兼作栈顶指针用。

（2）文件区中的所以空闲盘块被分成若干组, 比如, 将每100个盘块作为一组。

假定盘上共有1000个盘块, 每块大小为1kb, 其中201~7999号盘块用于存放文件, 即作为文件区, 这样, 该区的最末一组盘块号应为7901~7999；次末组为7801~7900….;第二组盘块号为301~400；第一组为201~300（3）将每一组含有的盘块总数N和该组所有的盘块记入其前一组的第一个盘块的S.freee(0)~S.free(99)中。

这样, 由各组的第一个盘块可链成一条链。

（4）将第一组的盘块总数和所有的盘块号记入空闲盘块号栈中, 作为当前可供分配的空闲盘块号。

（5）最末一组只有99个盘块, 其盘块号分别记入其前一组的S.freee(1)~S.free(99)中, 而在S.freee(0)中则存放“0”, 作为空闲盘块链的结束标志。

1.2空闲盘块的分配与回收当系统要为用户分配文件所需的盘块时, 须调用盘块分配过程来完成。

该过程首先检查空闲盘块号栈是否上锁, 如未上锁, 便从栈顶取出一空闲盘块号, 将与之对应的盘块分配给用户, 然后将栈顶指针下移一格。

若该盘块号已是栈底, 即S.freee(0), 这是当前栈中最后一格可分配的盘块号。

目录摘要 (2)前言 (3)正文 (4)1. 实验目的 (4)2. 设计思想 (4)3. 实验结构图 (5)4. 各模块的伪码算法 (5)5. 测试分析 (10)6. 测试结果 (11)7. 源程序 (14)总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)摘要要把文件信息存放在存储介质上，必须先找出存储介质上可供使用的空闲块。

存储介质上某个文件不再需要时，又要收回它所占的存储空间作为空闲块。

用户作业在执行期间经常要求建立一个新文件或撤消一个不再需要的文件，因此，文件系统必须要为它们分配存储空间或收回它所占的存储空间。

如何实现存储空间的分配和收回，取决于对空闲块的管理方法，主要有两种对磁盘存储空间的分配和收回的方法：位示图法（用一张位示图（简称位图）来指示磁盘存储空间的使用情况），空闲块链接法（在UNIX操作系统中，把磁盘存储空间的空闲块成组链接）。

关键词：磁盘的分配和回收管理；位示图；成组链接。

前言通过该题目的设计过程，掌握磁盘存储管理的原理、软件开发方法并提高解决实际问题的能力。

学习使用位示图管理磁盘空间的分配与回收，了解程序运行前和回收磁盘的物理地址过程。

学会用模拟UNIX系统的成组链接法实现磁盘空间的管理。

了解UNIX的命令及使用格式，熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令，练习并掌握UNIX提供的vi编辑器来编译C程序，学会利用gcc、gdb编译、调试C程序。

希望通过本次设计过程可以提高自己的分析问题的能力和实际动手的能力，将学到的知识用于实践中。

正文1. 实验目的磁盘格式化时,系统把磁盘存储空间分成许多磁道。

每个磁道又分成若干个扇区(又叫做块)。

这些空间就是用来存放用户文件的。

当用户的文件不再需要时,就应该删除。

把一个文件存放到磁盘上时,可以组织成连续文件,链接文件,索引文件等。

因此,磁盘空间的分配方法也有两种,一种是连续空间的分配;一种是不连续空间的分配(又叫动态分配)。

如何充分有效的利用磁盘空间,是操作系统应解决的重要课题之一。

实验2 可变分区管理一、存储管理背景知识1. 分页过程2. 内存共享3. 未分页合并内存与分页合并内存4. 提高分页性能耗尽内存是Windows系统中最常见的问题之一。

当系统耗尽内存时，所有进程对内存的总需求超出了系统的物理内存总量。

随后，Windows必须借助它的虚拟内存来维持系统和进程的运行。

虚拟内存机制是Windows操作系统的重要组成部分，但它的速度比物理内存慢得多，因此，应该尽量避免耗尽物理内存资源，以免导致性能下降。

解决内存不足问题的一个有效的方法就是添加更多的内存。

但是，一旦提供了更多的内存，Windows很可以会立即“吞食”。

而事实上，添加更多的内存并非总是可行的，也可能只是推迟了实际问题的发生。

因此，应该相信，优化所拥有的内存是非常关键的。

1. 分页过程当Windows求助于硬盘以获得虚拟内存时，这个过程被称为分页(paging) 。

分页就是将信息从主内存移动到磁盘进行临时存储的过程。

应用程序将物理内存和虚拟内存视为一个独立的实体，甚至不知道Windows使用了两种内存方案，而认为系统拥有比实际内存更多的内存。

例如，系统的内存数量可能只有16MB，但每一个应用程序仍然认为有4GB内存可供使用。

使用分页方案带来了很多好处，不过这是有代价的。

当进程需要已经交换到硬盘上的代码或数据时，系统要将数据送回物理内存，并在必要时将其他信息传输到硬盘上，而硬盘与物理内存在性能上的差异极大。

例如，硬盘的访问时间通常大约为4-10毫秒，而物理内存的访问时间为60 us，甚至更快。

2. 内存共享应用程序经常需要彼此通信和共享信息。

为了提供这种能力，Windows必须允许访问某些内存空间而不危及它和其他应用程序的安全性和完整性。

从性能的角度来看，共享内存的能力大大减少了应用程序使用的内存数量。

运行一个应用程序的多个副本时，每一个实例都可以使用相同的代码和数据，这意味着不必维护所加载应用程序代码的单独副本并使用相同的内存资源。

一、实验目的：1、掌握基本磁盘的管理方法。

二、实验环境：操作系统：Windows Server 2003；本实验应采用虚拟机软件完成，以虚拟机为例进行实验。

三、实验内容：1、基本磁盘管理查看虚拟机硬盘分配情况，填入下表：回答下面的问题：(1)打开我的电脑，可以看到该硬盘中的哪几个分区？(2)能否创建扩展磁盘分区并为它指派一个驱动器号或路径？(3)如果把逻辑分区文件系统改为 NTFS，该如何做？(4)如果磁盘中仍有未指派的空间，能否将一个分区或逻辑驱动器的容量进行扩展？2、磁盘碎片整理用户保存文件时，字节数较大的文件常常被分段存放在磁盘不同位置。

较长时间地执行文件的写人、删除等操作后，许多文件分段分布在磁盘不同的位置，就形成了所谓的磁盘“碎片”。

碎片的增加，直接影响了大文件的存取速度，也必定降低了机器的整体运行速度。

磁盘碎片整理程序的作用是，重新安排磁盘中的文件和磁盘自由空间，使文件尽可能存储在连续的单元中，并使磁盘空闲的自由空间形成连续的块。

1.按下述方式启动磁盘碎片整理程序：“开始”--“程序”--“附件”--“系统工具”--“磁盘碎片整理程序”2.查看在磁盘碎片整理程序窗口的各项内容3.分析各驱动器是否需要磁盘碎片整理在磁盘碎片整理程序窗口中依次选择一个磁盘分区，选择“分析”，查看分析报告。

4.对D盘进行磁盘碎片整理5.在磁盘碎片整理程序窗口中选择D盘，选择“碎片整理”6.整理完成后在对D盘进行分析，查看与整理前的区别。

注意：1.碎片整理时要关闭其他正在运行的程序。

2.尽量不要整理其他的系统分区，该分区请在其系统内进行整理。

3、磁盘清理该工具可以辨别硬盘上的一些无用的文件，并征得用户许可后删除这些文件，以便释放一些硬盘空间。

所谓“无用文件”，如Internet临时文件，回收站等。

1.按下述方式启动磁盘碎片整理程序：“开始”--“程序”--“附件”--“系统工具”--“磁盘碎片整理程序”2.在出现的对话窗口中选择要进行清理的磁盘，确定3.提示信息将报告清理后可能释放的磁盘空间，列出可被删除的目标文件类型和每个目标文件类型的说明，并可以进一步详细查看某种文件类型中的所有目标文件列表。

第1篇一、实验目的1. 理解磁盘调度算法的基本原理和重要性。

2. 掌握几种常见的磁盘调度算法，包括先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描（SCAN）和循环扫描（C-SCAN）算法。

3. 通过模拟实验，分析不同磁盘调度算法的性能差异。

4. 优化磁盘调度策略，提高磁盘访问效率。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 磁盘调度算法模拟库：PyDiskScheduling三、实验内容1. FCFS算法：模拟实现先来先服务算法，按照请求顺序访问磁盘。

2. SSTF算法：模拟实现最短寻道时间优先算法，优先访问距离当前磁头最近的请求。

3. SCAN算法：模拟实现扫描算法，磁头从0号磁道开始向0号磁道移动，访问所有请求，然后返回到0号磁道。

4. C-SCAN算法：模拟实现循环扫描算法，与SCAN算法类似，但磁头在到达末尾磁道后返回到0号磁道。

四、实验步骤1. 导入PyDiskScheduling库。

2. 创建一个磁盘调度对象，指定磁头初始位置、请求序列和调度算法。

3. 运行调度算法，获取磁头移动轨迹和访问时间。

4. 分析算法性能，包括磁头移动次数、平均访问时间和响应时间等。

五、实验结果与分析1. FCFS算法：在请求序列较短时，FCFS算法表现较好。

但随着请求序列长度增加，磁头移动次数和访问时间明显增加。

2. SSTF算法：SSTF算法在请求序列较短时表现最佳，平均访问时间和响应时间较低。

但当请求序列较长时，算法性能下降，磁头移动次数增加。

3. SCAN算法：SCAN算法在请求序列较短时性能较好，但随着请求序列长度增加，磁头移动次数和访问时间逐渐增加。

与SSTF算法相比，SCAN算法在请求序列较长时性能更稳定。

4. C-SCAN算法：C-SCAN算法在请求序列较短时表现较好，但随着请求序列长度增加，磁头移动次数和访问时间逐渐增加。

与SCAN算法相比，C-SCAN算法在请求序列较长时性能更稳定，且磁头移动次数更少。

磁盘调度算法的设计实验报告一、实验背景磁盘调度算法是操作系统中的重要内容之一，它的主要作用是优化磁盘的读写效率，提高系统的性能。

本次实验旨在通过设计不同的磁盘调度算法，比较它们在不同情况下的性能表现。

二、实验环境本次实验使用了Linux操作系统和C语言编程语言。

硬件环境为Intel Core i5处理器、4GB内存和500GB硬盘。

三、实验过程1. 先来看看什么是磁盘调度算法。

磁盘调度算法是指操作系统中用于管理磁盘I/O请求队列的算法。

常见的磁盘调度算法有FCFS(先来先服务)、SSTF(最短寻道时间优先)、SCAN(扫描)、LOOK(往返扫描)等。

2. 接下来我们分别对这些算法进行设计和实现，并进行性能测试。

3. 首先是FCFS算法。

FCFS算法就是按照请求到达时间的顺序进行服务，即先来先服务。

我们通过模拟生成一组随机数作为请求队列，然后计算出每个请求需要移动的距离，并计算出平均寻道长度。

4. 然后是SSTF算法。

SSTF算法是指选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务。

我们同样使用模拟生成一组随机数作为请求队列，然后计算出每个请求与当前磁头位置的距离，并按照距离从小到大进行排序，然后依次服务每个请求，并计算出平均寻道长度。

5. 接下来是SCAN算法。

SCAN算法是指磁头从一端开始移动，直到到达另一端，然后返回原点继续移动。

我们同样使用模拟生成一组随机数作为请求队列，并将其按照磁头当前位置的左右分成两部分，分别从左往右和从右往左进行服务，并计算出平均寻道长度。

6. 最后是LOOK算法。

LOOK算法和SCAN类似，不同之处在于当服务完最远的请求时不会返回原点，而是直接返回最近的请求。

我们同样使用模拟生成一组随机数作为请求队列，并将其按照磁头当前位置的左右分成两部分，分别从左往右和从右往左进行服务，并计算出平均寻道长度。

四、实验结果通过对以上四种磁盘调度算法进行测试，得到以下结果：1. FCFS平均寻道长度：1622. SSTF平均寻道长度：783. SCAN平均寻道长度：984. LOOK平均寻道长度：87五、实验结论从实验结果可以看出，SSTF算法的性能最优，平均寻道长度最短。