課程設(shè)計報告-可變分區(qū)存儲管理

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文檔簡介

1、　　課程設(shè)計報告　　課程名稱：操作系統(tǒng)原理 　　題目名稱：可變分區(qū)存儲管理 　　姓名：學(xué) 號： &

2、lt;p>　　班級：同組姓名：無 　　課程設(shè)計時間： 2013.1.7～2013.1.11 　　評語： 　　成績： </p&

3、gt;　　課程設(shè)計題目　　一、設(shè)計內(nèi)容及要求　?。ㄒ笞⒚餍〗M分工情況）　　設(shè)計內(nèi)容：　　可變分區(qū)存儲管理。</

4、b>　　設(shè)計一個可變分區(qū)存儲管理方案，模擬實現(xiàn)：主存的分配和回收，地址變換。　　輸入：　　輸入進(jìn)程名稱及使用內(nèi)存的大?。▌?chuàng)建進(jìn)程）；　　結(jié)束某一個指定的進(jìn)程。　　邏輯地

5、址。　　輸出：顯示內(nèi)存使用狀況；每一個進(jìn)程占據(jù)的內(nèi)存；物理地址。　　使用的分配算法包括：　?。?）首次適應(yīng)算法；　?。?）最佳適應(yīng)算法；　?。?）最差適應(yīng)算法；<

6、b>　　二、詳細(xì)設(shè)計　　1）原理概述　　內(nèi)存分配有固定分區(qū)分配方式和動態(tài)分區(qū)分配方式，固定分區(qū)分配是最簡單的一種可以運(yùn)行多道程序的存儲管理方式。它是將內(nèi)存空間劃分為若干個固定大小的區(qū)域，在每個分區(qū)中只裝入一道作業(yè)，它把用戶空間劃分為幾個分區(qū)，允許有多道作業(yè)并發(fā)運(yùn)行。&

7、lt;p>　　它的分區(qū)劃分方法有兩種：1、分區(qū)大小相等，即使所有的內(nèi)存分區(qū)大小相同。2、分區(qū)大小不等。它的分配方式存在缺點，即缺乏靈活性，浪費(fèi)內(nèi)存，如果一個進(jìn)程申請很少的一塊內(nèi)存，那么它會占據(jù)整個內(nèi)存分區(qū)，即使還有大部分空閑，例如一個進(jìn)程有5k，申請了分區(qū)號4的內(nèi)存，雖然還有123k內(nèi)存，但是其他進(jìn)程也不可以利用，只有進(jìn)程結(jié)束了，其他進(jìn)程才可以利用，內(nèi)存十分浪費(fèi)。　　在上邊的基礎(chǔ)上，便產(chǎn)生

8、了可變分區(qū)分配方式。它是根據(jù)進(jìn)程的實際需要，動態(tài)的為它分配內(nèi)存空間，避免了上邊的固定分區(qū)分配方式的缺點。　　它涉及到分區(qū)分配中所用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、分區(qū)分配算法和分區(qū)的分配與回收操作這三個問題。　　分區(qū)分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　在這里我使用了空閑分區(qū)表。在系統(tǒng)中設(shè)置一張空閑分區(qū)表，用于記錄每個空閑分區(qū)的情況。每個空閑分區(qū)占一

9、個表目，表中包括了分區(qū)號、分區(qū)始址、分區(qū)大小、和一個代表它是空閑的狀態(tài)。在系統(tǒng)中還有一張已分配表，用于記錄已經(jīng)分配給相應(yīng)進(jìn)程的內(nèi)存，它的表目與空閑分區(qū)表一樣，狀態(tài)是已分配。　　分區(qū)分配算法　　A首次適應(yīng)算法(first fit)　　每次分配時，總是從未分配區(qū)表頭順序查找未分配

10、表或鏈表，找到第一個能滿足長度要求的空閑區(qū)為止。分割這個找到的未分配區(qū)，一部分分配給作業(yè)，另一部分仍為空閑區(qū)。　　這種分配算法優(yōu)先利用主存低地址空閑分區(qū)，從而，保留了高地址的大的空閑區(qū)。但由于低地址空閑分區(qū)不斷被分割，既可能將大的空間分割掉，也造成低地址部分有較多難以使用的“碎片”。作為改進(jìn)，可把空閑區(qū)按地址從小到大排列在未分配表或鏈表中，因為，為作業(yè)分配主存空間時從低地址部分的空閑區(qū)開始查找，

11、可使高地址部分盡可能少用，以保持一個大的空閑區(qū)，有利于大作業(yè)的裝入。但是，這給回收分區(qū)帶來一些麻煩，每次收回一個分區(qū)后，必須搜索未分配區(qū)表或鏈表來確定它在表格或鏈表中的位置且要移動相應(yīng)的登記項。　　B最佳適應(yīng)算法(best fit)　　該算法要掃描整個未分配區(qū)表或鏈表，從空閑區(qū)中挑選一個能滿足作業(yè)要求的最小分區(qū)進(jìn)行分配。這種算法可保證不去分割一個更大的區(qū)

12、域，使裝入大作業(yè)時比較容易得到滿足。采用這種分配算法時可把空閑區(qū)按長度以遞增順利排列，查找時總是從最小的一個區(qū)開始，直到找到一個滿足要求的分區(qū)為止。按這種方法，在回收一個分區(qū)時也必須對分配表或鏈表重新排列。最優(yōu)適應(yīng)分配算法找出的分區(qū)如果正好滿足要求則是最合適的了，如果比所要求的略大則分割后使剩下的空閑區(qū)就很小，以致無法使用。　　C最壞適應(yīng)算法(worst fit)<

13、p>　　最壞適應(yīng)分配算法要掃描整個未分配區(qū)表或鏈表，總是挑選一個最大的空閑區(qū)分割給作業(yè)使用，其優(yōu)點是可使剩下的空閑區(qū)不至于太小，對中、小作業(yè)有利。采用這種分配算法時可把空閑區(qū)按長度以遞減順序排列，查找時只要看第一個分區(qū)能否滿足作業(yè)要求，這樣使最壞適應(yīng)分配算法查找效率很高。　　分區(qū)分配操作　　它主要涉及到分區(qū)的分

14、配內(nèi)存和回收內(nèi)存問題。　　A分配內(nèi)存　　B回收內(nèi)存　　內(nèi)存回收有四種回收狀態(tài)狀態(tài)，比較復(fù)雜點。如下圖：　　X為將要回收的內(nèi)存，A、B為正在運(yùn)行的進(jìn)程，回收X有四種合并狀態(tài)。黑色區(qū)域為回收后的空閑內(nèi)

15、存。　　2）主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　定義了內(nèi)存分區(qū)結(jié)構(gòu)體，在此基礎(chǔ)上定義了此結(jié)構(gòu)體的對象free[100]和used[100]，分別表示空閑分區(qū)表和已分配的分區(qū)表，他們的最大值都是100，而且結(jié)構(gòu)也相同。Procnum是全局變量，用于已分配的進(jìn)程分區(qū)號，每個進(jìn)程唯一。　　struct

16、 table 　　{　　int tablenum;//分區(qū)號　　int startaddr;//起始地址　　int length;//長度　　char state[10];//分配狀態(tài)<

17、/p>　　};　　table free[100];//空閑分區(qū)表　　table used[100];//已分配分區(qū)表　　int freelength;//空閑分區(qū)表長度　　int usedlength;//

18、已分配分區(qū)表長度　　int procnum=0;//進(jìn)程分區(qū)號　　3）算法（流程圖）　　程序狀態(tài)流程圖　　內(nèi)存分配流程圖<p&g

19、t;　　4）源程序文件名　　os課程設(shè)計1　　#include<iostream.h>　　#include <string.h>　　struct table </p&

20、gt;　　{　　int tablenum;//分區(qū)號　　int startaddr;//起始地址　　int length;//長度　　char state[10];//分配狀態(tài)<p&

21、gt;　　};　　table free[100];//空閑分區(qū)表　　table used[100];//已分配分區(qū)表　　int freelength;//空閑分區(qū)表長度　　int usedlength;//已分配分區(qū)表長度</p

22、>　　int procnum=0;//進(jìn)程分區(qū)號　　void initial();//初始化分區(qū)　　void firstfit();//首次適應(yīng)算法　　void bestfit();//最佳適應(yīng)算法　　void worstfit();//最壞適

23、應(yīng)算法　　void terminal();//結(jié)束進(jìn)程　　int transfer();//邏輯地址轉(zhuǎn)換　　void print();//打印輸出　　int main()　　{</p&g

24、t;　　cout<<"///////////////////可變分區(qū)存儲管理系統(tǒng)///////////////////"<<endl;　　initial();　　int s,n,x=1;　　print();&l

25、t;/p>　　while(x)　　{　　cout<<"//////////////////////////////////////////////////////////"<<endl;

26、　　cout<<"--1、創(chuàng)建進(jìn)程（進(jìn)程名內(nèi)存大小）；"<<endl　　<<"--2、結(jié)束進(jìn)程（進(jìn)程名）；"<<endl　　<<"--3、邏輯地址轉(zhuǎn)換；"<<endl<p&

27、gt;　　<<"--4、退出"<<endl<<"->";　　cin>>n;　　switch (n)　　{

28、;　　case 1:　　cout<<"--使用算法1、首次適應(yīng)算法；2、最佳適應(yīng)算法；3、最差適應(yīng)算法"<<endl<<"->";　　cin>>s;<p&g

29、t;　　switch (s)　　{　　case 1:　　firstfit();　　break;

30、case 2:　　bestfit();　　break;　　case 3:　　worstfit();　　break;&

31、lt;/b>　　}　　print();　　break;　　case 2:

32、　　terminal();　　print();　　break;　　case 3:　　transfer();<b

33、>　　break;　　case 4:　　x=0;　　break;　　}

34、　　}　　return 0;　　}　　void initial()　　{<

35、;p>　　for (int i=0;i<100;i++)　　{　　free[i].tablenum=-1;　　free[i].startaddr=-1;　　free[i].length=0;<

36、p>　　strcpy(free[i].state,"free ");　　used[i].tablenum=-1;　　used[i].startaddr=-1;　　used[i].length=0;　　strcpy(used[i].state,&q

37、uot;used ");　　}　　freelength=0;　　usedlength=0;　　free[0].tablenum=0;　　free[0].startaddr=0;<

38、;/p>　　free[0].length=50;　　free[1].tablenum=1;　　free[1].startaddr=50;　　free[1].length=100;　　free[2].tablenum=2;

39、　　free[2].startaddr=150;　　free[2].length=80;　　free[3].tablenum=3;　　free[3].startaddr=230;　　free[3].length=40;<p&

40、gt;　　free[4].tablenum=4;　　free[4].startaddr=270;　　free[4].length=200;　　free[5].tablenum=5;　　free[5].startaddr=470;

41、　free[5].length=150;　　freelength=6;　　}　　void print()　　{　　cout<<"//

42、////////////////////////////////////////////////////////"<<endl;　　cout<<"空閑分區(qū)表："<<endl<<"分區(qū)號/起始地址/大小/狀態(tài)"<<endl;　　for (int i

43、=0;i<freelength;i++)　　{　　cout<<free[i].tablenum<<'\t'<<free[i].startaddr<<'\t'<<free[i].length<<'\t&

44、#39;<<free[i].state<<endl;　　}　　cout<<"已分配分區(qū)表："<<endl<<"分區(qū)號/起始地址/大小/狀態(tài)"<<endl;　　for

45、 (i=0;i<usedlength;i++)　　{　　cout<<used[i].tablenum<<'\t'<<used[i].startaddr<<'\t'<<used[i].length<<'

46、\t'<<used[i].state<<endl;　　}　　cout<<"//////////////////////////////////////////////////////////"<<endl;<p&

47、gt;　　}　　int transfer()　　{　　int m;　　cout<<"輸入要轉(zhuǎn)換的分區(qū)號："<<en

48、dl<<"->";　　cin>>m;　　for (int i=0;i<usedlength;i++)　　{　　if (used[i].tab

49、lenum==m)　　{　　cout<<m<<"--->(物理地址)"<<used[i].startaddr<<endl;　　return 1;

50、　　}　　}　　cout<<"邏輯分區(qū)號輸入錯誤。"<<endl;　　return 0;&l

51、t;b>　　}　　void firstfit()　　{　　char procname[20];　　int proclength;　　int i,j,flag,t;&l

52、t;/p>　　cout<<"輸入進(jìn)程的名稱和大小:"<<endl<<"->"; 　　cin>>procname; 　　cin>>proclength;　　for(i=0;i<

53、freelength;i++)　　{ 　　if(free[i].length>=proclength)　　{ 　　flag=1;

54、　　} 　　} 　　if(flag==0)　　{ 　　cout<<endl<<"無滿足要求的空閑內(nèi)存,請

55、稍候再試"<<endl; 　　} 　　else　　{ 　　t=0; <

56、;p>　　i=0; 　　while(t==0)　　{ 　　if(free[i].length>=proclength)　　{

57、　　t=1; 　　} 　　i++; 　　} 　　i--; &

58、lt;/p>　　used[usedlength].startaddr=free[i].startaddr; 　　strcat(used[usedlength].state,procname); 　　used[usedlength].length=proclength; 　　used[u

59、sedlength].tablenum=procnum;　　usedlength++;　　procnum++;　　if(free[i].length>proclength)　　{ //空閑區(qū)域大于申請的區(qū)域　　free[i]

60、.startaddr+=proclength; 　　free[i].length-=proclength; 　　} 　　else　　{ //空閑區(qū)域等于申請的區(qū)域<p

61、>　　for(j=i;j<freelength-1;j++)　　{ 　　free[j]=free[j+1]; 　　} 　　freelength--; <p

62、>　　} 　　cout<<"內(nèi)存空間分配成功"<<endl; 　　} 　　}　　void bestfit()

63、　　{　　//int procnum=0;　　char procname[20];　　int proclength;　　int i,j,flag,t;

64、;　　cout<<"輸入進(jìn)程的名稱和大小:"<<endl<<"->"; 　　cin>>procname; 　　cin>>proclength;　　flag=0; <

65、/p>　　for(i=0;i<freelength;i++)　　{ 　　if(free[i].length>=proclength)　　{

66、;　　flag=1; 　　} 　　} 　　if(flag==0)　　{ 　　cout<&l

67、t;endl<<"無滿足要求的空閑內(nèi)存,請稍候再試"<<endl; 　　} 　　else　　{

68、　　t=0; 　　i=0; 　　while(t==0)　　{ 　　if(free[i].length>=proclength)&

69、lt;b>　　{ 　　t=1; 　　} 　　i++; 　　} <

70、p>　　i--; 　　for(j=0;j<freelength;j++)　　{ 　　if((free[j].length>=proclength)&&(free[j].length<free[i].

71、length))　　{ 　　i=j; 　　} 　　} 　　used[usedl

72、ength].startaddr=free[i].startaddr; 　　strcat(used[usedlength].state,procname); 　　used[usedlength].length=proclength;　　used[usedlength].tablenum=procnum;</

73、p>　　usedlength++; 　　procnum++;　　if(free[i].length>proclength)　　{ 　　free[i].startaddr+=proclength; &l

74、t;/p>　　free[i].length-=proclength; 　　} 　　else　　{ 　　for(j=i;j<f

75、reelength-1;j++)　　{ 　　free[j]=free[j+1]; 　　} 　　freelength--; 　　} &l

76、t;/b>　　cout<<"內(nèi)存空間分配成功"<<endl;　　}　　}　　void worstfit()

77、;　　{　　//int procnum=0;　　char procname[20];　　int proclength;　　int i,j,flag,t;　　cout<<"

78、;輸入進(jìn)程的名稱和大小:"<<endl<<"->"; 　　cin>>procname; 　　cin>>proclength;　　flag=0; 　　f

79、or(i=0;i<freelength;i++)　　{ 　　if(free[i].length>=proclength)　　{ 　　flag=1;

80、;　　} 　　} 　　if(flag==0)　　{ 　　cout<<endl<<"

81、無滿足要求的空閑內(nèi)存,請稍候再試"<<endl; 　　} 　　else　　{ 　　t=0; <

82、;/p>　　i=0; 　　while(t==0)　　{ 　　if(free[i].length>=proclength)　　{ </b&g

83、t;　　t=1; 　　} 　　i++; 　　} 　　i--;

84、 　　for(j=0;j<freelength;j++)　　{ 　　if((free[j].length>=proclength)&&(free[j].length>free[i].length))

85、　　{ 　　i=j; 　　} 　　} 　　used[usedlength].startaddr=fre

86、e[i].startaddr; 　　strcat(used[usedlength].state,procname); 　　used[usedlength].length=proclength; 　　used[usedlength].tablenum=procnum;　　u

87、sedlength++; 　　procnum++;　　if(free[i].length>proclength)　　{ 　　free[i].startaddr+=proclength;

88、　　free[i].length-=proclength; 　　} 　　else　　{ 　　for(j=i;j<freelength-1;j++)<

89、;/p>　　{ 　　free[j]=free[j+1]; 　　} 　　freelength--; 　　} </p&g

90、t;　　cout<<"內(nèi)存空間分配成功"<<endl;　　} 　　}　　void terminal()　　{&l

91、t;/b>　　char procname[20];　　int proclength;　　int i,j,flag,p=0;　　int start; 　　int length;　　co

92、ut<<"輸入要結(jié)束的進(jìn)程名:"<<endl<<"->"; 　　cin>>procname;　　char buffer[20];　　strcpy(buffer,"used ");

93、　　strcat(buffer,procname);　　flag=-1; 　　for(i=0;i<usedlength;i++)　　{ //尋找指定名稱的作業(yè)　　if(!strcmp(used[i].stat

94、e,buffer))　　{ 　　flag=i; 　　start=used[i].startaddr; 　　length=used[i].length; &

95、lt;b>　　} 　　} 　　if(flag==-1)　　{ 　　cout<<"沒有這個進(jìn)程名"<<endl; </p&

96、gt;　　} 　　else　　{ 　　for(i=0;i<freelength;i++)　　{ </b&g

97、t;　　if((free[i].startaddr+free[i].length)==start)//與前邊的鄰接　　{ 　　if(((i+1)<freelength)&&(free[i+1].startaddr==start+length)) //分配

98、了一個空閑表表項　　{　　free[i].length=free[i].length+free[i+1].length+length; //三塊合并　　for(j=i+1;j<freelength;j++)

99、{ 　　free[j]=free[j+1]; 　　} 　　freelength--; 　　p=1; 　　} <

100、/b>　　else//兩塊合并　　{ 　　free[i].length+=length; 　　p=1; 　　}

101、;　　} 　　if(free[i].startaddr==(start+length))//與后邊鄰接　　{ 　　free[i].startaddr=start; <

102、p>　　free[i].length+=length; 　　p=1; 　　} 　　}　　if(p==0)//既不與前鄰接，也不與后鄰接

103、;　　{ 　　free[freelength].startaddr=start; 　　free[freelength].length=length; 　　free[freelength].tablenum=free[freelength-1].table

104、num+1;　　freelength++;　　}　　for(i=flag;i<usedlength;i++)　　{ 　　used[i]=us

105、ed[i+1]; 　　} 　　usedlength--; 　　} 　　}　　執(zhí)行文件名</b

106、>　　三、實驗結(jié)果與分析(要有結(jié)果截圖)　　初始界面　　首次適應(yīng)算法創(chuàng)建進(jìn)程a 30　　最佳適應(yīng)算法創(chuàng)建進(jìn)程b 90　　最差適應(yīng)算法創(chuàng)建進(jìn)程c 100<p&

107、gt;　　結(jié)束進(jìn)程b　　邏輯地址轉(zhuǎn)換：輸入分區(qū)號2，找到了物理地址270　　退出程序　　四、設(shè)計總結(jié)　　可變分區(qū)存儲管理

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