实验四 主存空间分配和回收模拟

一. 实验目的

为了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和使用情况，找出足够的空闲区域给申请者。当作业撤离归还主存资源时，则存储管理要收回占用的主存空间。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，通过本实验帮助我们理解在不同的存储管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。

用高级语言完成一个主存空间的分配和回收模拟程序，以加深对内存分配方式及其算法的理解。

二. 实验内容

2.1 模拟包括3部分：

1） 实现特定的内存分配算法

2） 实现内存回收模拟

3） 每种内存分配策略对应的碎片数统计 

2.2 固定分区存储管理: 

假设内存容量为120KB，并且分别划分成23,24,25,26KB大小的块各一块。

一个进程所需要的内存为0到100个KB。同时假设一个进程在运行过程中所需内存的大小不变。

模拟五个进程到达请求分配与运行完回收情况,输出主存分配表.

2.3 动态分区分配存储管理

采用连续分配方式之动态分区分配存储管理，使用首次适应算法、下次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法4种算法完成设计(任选两种算法)。

（1）在程序运行过程，由用户指定申请与释放。

（2）设计一个已占用分区表，以保存某时刻主存空间占用情况。

（3）设计一个空闲分区表，以保存某时刻主存空间剩余情况。

（4）用两个表的变化情况,反应各进程所需内存的申请与释放情况。

3. 实验环境

根据指定的实验课题，完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。

可以选用Turbo C作为开发环境。也可以选用Windows下的VB，CB或其他可视化环境，利用各种控件较为方便。自主选择实验环境。

三、 实验方法、步骤及结果测试

#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#define n 10 /*假定系统允许的最大作业为n，假定模拟实验中n值为10*/
#define m 10 /*假定系统允许的空闲区表最大为m，假定模拟实验中m值为10*/
#define minisize 100
struct{
 float address; /*已分分区起始地址*/
    float length; /*已分分区长度，单位为字节*/
    int flag; /*已分配区表登记栏标志，用"0"表示空栏目*/
}used_table[n]; /*已分配区表*/

struct{
 float address; /*空闲区起始地址*/
 float length; /*空闲区长度，单位为字节*/
 int flag; /*空闲区表登记栏标志，用"0"表示空栏目，用"1"表示未分配*/
}free_table[m]; /*空闲区表*/

void main( )
{
 int i,a;
 void allocate(char str,float leg);//分配主存空间函数
 void reclaim(char str);//回收主存函数
 float xk;
 char J;/*空闲分区表初始化：*/
 free_table[0].address=10240;
 free_table[0].length=102400;
 free_table[0].flag=1;
 for(i=1;i<m;i++)
  free_table[i].flag=0;/*已分配表初始化：*/
    for(i=0;i<n;i++)
  used_table[i].flag=0;
 
 while(1)
 {
  printf("\n选择功能项（0-退出,1-分配主存,2-回收主存,3-显示主存）\n");
  printf("选择功项(0~3) :");
  scanf("%d",&a);
  switch(a)
  {
  case 0: exit(0); /*a=0程序结束*/
  case 1: /*a=1分配主存空间*/printf("输入作业名J和作业所需长度xk: ");
   scanf("%*c%c%f",&J,&xk);
   allocate(J,xk);/*分配主存空间*/
   break;
  case 2: /*a=2回收主存空间*/printf("输入要回收分区的作业名");
   scanf("%*c%c",&J);reclaim(J);/*回收主存空间*/
   break;
  case 3: /*a=3显示主存情况*//*输出空闲区表和已分配表的内容*/
   printf("输出空闲区表：\n起始地址 分区长度 标志\n");
   for(i=0;i<m;i++)
    printf("%6.0f%9.0f%6d\n",free_table[i].address,free_table[i].length, free_table[i].flag);
   printf(" 按任意键,输出已分配区表\n");
   getchar();
       printf(" 输出已分配区表：\n起始地址 分区长度 标志\n");
   for(i=0;i<n;i++)

    if(used_table[i].flag!=0)
     printf("%6.0f%9.0f%6c\n",used_table[i].address,used_table[i].length, used_table[i].flag);
    else
     printf("%6.0f%9.0f%6d\n",used_table[i].address,used_table[i].length, used_table[i].flag);
    break;
   default:printf("没有该选项\n");
  }/*case*/
 }/*while*/
}/*主函数结束*/ 
int uflag;//分配表标志
int fflag;//空闲表标志
float uend_address;
float fend_address;
void allocate(char str,float leg)
{
 uflag=0;fflag=0;
 int k,i;float ressize;

 for(i=0;i<m;i++)
 {
  if(free_table[i].flag==1 && free_table[i].length>=leg)
  {
   fflag=1;break;
  }
    
 }
 if(fflag==0)
  printf("没有满足条件的空闲区\n");
 else
 {
  ressize=free_table[i].length-leg;
  for(k=0;k<n;k++)
  {
   if(used_table[k].flag==0)
   {
    if(ressize<minisize)//剩余块过小
    {
     used_table[k].length=free_table[i].length;
     used_table[k].address=free_table[i].address;
     used_table[k].flag=str;
     free_table[i].length=0;
     free_table[i].flag=0;
     break;
    }
    else
    {
     used_table[k].address=free_table[i].address+ressize;
     used_table[k].flag=str;
     used_table[k].length=leg;
     free_table[i].length=ressize;
     break;
    }
   }
  }//for结束
 }
}
void reclaim(char str)
{
 uflag=0;fflag=0;
 int k,i;
 for(k=0;k<n;k++)
 {
  if(used_table[k].flag==str)
  {
   uflag=1;break;
  }
 }
 if(uflag==0)
  printf("\n找不到该作业!\n");
 else
 {
  for(i=0;i<m;i++)
  {
   uend_address=used_table[k].address+used_table[k].length;
   fend_address=free_table[i].address+free_table[i].length;
   if(used_table[k].address==fend_address)//上邻
   {
    fflag=1;
    free_table[i].length=free_table[i].length+used_table[k].length;
    free_table[i].flag=1;
    used_table[k].flag=0;
    used_table[k].length=0;
    used_table[k].address=0;
    printf("\n已回收!\n");
    break;
   }
   else
   {
    if(free_table[i].address==uend_address)//下邻
    {
     fflag=1;
     free_table[i].address=used_table[k].address;
     free_table[i].length=free_table[i].length+used_table[k].length;
     free_table[i].flag=1;
     used_table[k].flag=0;
     used_table[k].length=0;
     used_table[k].address=0;
     printf("\n已回收!\n");
     break;
    }
   }
  }//for结束
  if(fflag==0)
  {
   i=0;
   for(i=0;i<m;i++)
   {
    if(free_table[i].flag==0)
    {
     free_table[i].address=used_table[k].address;
     free_table[i].length=used_table[k].length;
     free_table[i].flag=1;
     used_table[k].length=0;
     used_table[k].flag=0;
     used_table[k].address=0;
     break;
    }
   }
   printf("\n已回收!\n");
  }
 }
}

 

四.实验总结

        操作系统理论内容多,难度有些大,我们应该认真听老师讲解,自学的话感觉有些吃力,编辑代码是个细活