分页式管理实验报告.docx
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分页式管理实验报告.docx
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分页式管理实验报告
题目连续式与分页式主存管理模式的模拟实现
学生姓名
学号
学院
专业计算机科学与技术专业
指导教师赵晓平
二O一二年六月十一日
一、实验目的
模拟在连续分配与分页管理两种方式下,主存空间的分配与回收,帮助学生加深了解存储器管理的工作过程.
注意,该实验为模拟实验,并不要求进行真正的内存分配与回收,主要是编写程序模拟其中过程即可.
二、实验内容
1连续式分配
1、在连续分配方式下,设计一个动态分区分配与回收的内存管理程序.
2、动态分区分配按作业需要的主存大小来分割分区。
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。
3、设置一张全局分区状态表说明当前内存分配状态,例如下所示:
0
5k
10k
14k
26k
32k
640k
操作系统区
作业1
作业3
空闲区
作业2
空闲区
4、设置一张空闲分区表描述当前空闲分区分布状况,可采用数组或链表来实现,数组可参考以下格式:
起址
长度
状态
第一栏
14K
12K
未分配
第二栏
32K
96K
未分配
空表目
空表目
说明:
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。
5、在作业撤销后,系统需要回收分区。
在空闲分区表中找到一个空表目登记回收分区的起址和长度,并且修改表目状态为未分配.
注意:
由于分区的个数不定,所以空闲分区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。
6、在回收分区时,应考虑相邻空闲分区合并。
7、在完成一次作业装入后,都需要输出:
本次分配的分区起址与长度,全局分区状态表,空闲分区表的内容。
若在分配中发生分割,需要说明分割后新空白分区的起址与长度。
8、在完成一次作业撤销后,都需要输出:
本次回收的分区起址与长度,全局分区状态表,空闲分区表的内容。
若发生相邻空闲分区合并,需要说明哪几个分区合并在一起,合并后的起址与长度
2、分页式管理
1、设计一个基本分页存储管理程序
2、分页式存储器把主存分成大小相等的若干块,作业的信息也按块的大小分页,作业装入主存时按页分散存放在主存的空闲块中。
3、系统用一张块表记录物理块分配的情况,如下图所示,其中状态0表示未分配,1表示已分配。
另外增加一个空闲块数,记录当前可用的物理块总数。
状态
第0块
1
第1块
1
第2块
0
第3块
1
第4块
0
4、需要为每个作业设置一张页表,记录页号与块号的对应关系.
页号
块号
0
168
1
72
2
56
5、作业装入内存时,分配过程如下:
a)将空闲块数乘上每块空间,计算出可用空间总数,然后与作业需要空间比较,若不能满足需要,提示不能装入。
b)若能满足需要,为作业创建页表,在块表中寻找足够的空白块,将页号与块号一一对应,并填入页表。
同时修改块表中各个块的状态
c)修改空闲块数,记录剩下空白块总数。
6、作业撤销后,需要回收物理块,回收过程如下:
a)根据页表,修改块表中对应各个物理块的状态
b)修改空闲块数,记录回收后空白块总数。
c)撤销页表
7、每次作业装入或回收,都需要输出块表、页表的内容,发生变化的块号,以及空闲块数。
若块表太大,可以用二维表格的方式输出,或只输出发生变化的块号。
三、实验要求
1、根据例程,尝试采用首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法其中的一种或多种算法实现3.2.1的动态分区分配.算法思想请参考课本的分区分配算法。
2、根据例程,尝试实现3。
2。
1的分区回收功能。
3、根据例程,尝试实现3.2。
2的分页系统功能
4、至少完成上述三项实验内容中的一个。
5、自行设定内存总空间,大小单位为KB,分页管理需要设定每个页的大小。
6、随机设置当前内存分配状态.
7、自行设计作业队列,队列中至少要有5个作业,设定各个作业空间大小,大小要适中。
8、输出结果要尽量详细清晰,如果输出内容比较多,可以考虑把输出结果保存到文件中,通过文件来查看。
9、程序代码要尽量加入注释,提高程序的清晰度与可读性。
10.在实验报告中,一方面可以对实验结果进行分析,一方面可以对两种分配方式进行比较,分析它们的优劣。
四、实验过程
1.分页式:
//分页存储管理程序
#include〈stdio。
h>
#include h> #include〈string.h〉 #include h〉 #include〈time.h> #definen11//模拟实验中允许的最大进程数为n #definem11//模拟实验中允许的最大分区个数为m #defineM_SIZE2000 struct { floataddress;//分配给进程的起始地址 floatlength;//分配给进程的空闲区长度,单位为字节 intflag;//分配区表标志,用"0”已分配,用"1"表示未分配 }Used_Table[m];//分配分区表 struct { floataddress; floatlength; intflag; }Free_table[m]; floatstand_length(intk)//随机产生一个分区大小的函数 { floatst_length[20]; srand((unsigned)time(NULL));//srand()函数产生一个当前时间开始的随机种子 for(inti=0;i〈20;i++) st_length[i]=float(rand()%1000); returnst_length[k]; } floatprocess_length(intk)//随机产生一个进程大小的函数 { floatpt_length[20]; srand((unsigned)time(NULL));//srand()函数产生一个当前时间开始的随机种子 for(inti=0;i<20;i++) pt_length[i]=float(rand()%500); returnpt_length[k]; } intprocess_num()//随机产生一个进程个数的函数 { intnum; intA[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; srand((unsigned)time(NULL)); num=rand()%10; returnA[num]; } charsrand_name(intk)//随机产生一个进程的名字 { charA[26]={’A’,'B’,’C','D','E’,’F','G’,’H’,'I', ’J’,’K','L’,'M',’N',’O',’P',’Q’,'R','S’,'T’,'U’,’V’,'W',’X’,'Y’,’Z'}; returnA[k]; } voidallocate(charPRS_NAME,floatX_K)//采用最优分配算法为进程PRS_NAME分配X_K大小的空间 { inti,k; floatad; k=—1; for(i=0;i〈m;i++)//寻找空间大于X_K的最小空闲区登记项k if(Free_table[i]。 length〉=X_K&&Free_table[i]。 flag==1) if(k==-1||Free_table[i]。 length〈Free_table[k].length) k=i; if(k==—1)//未找到可用空闲分区,返回 { printf("无可用空闲区\n"); return; } //找到可用空闲区,开始分配: if(Free_table[k]。 length—X_K〈=M_SIZE) { Free_table[k].flag=0; ad=Free_table[k].address; X_K=Free_table[k].length; } else { Free_table[k]。 length=Free_table[k].length—X_K; ad=Free_table[k].address+Free_table[k].length; } //修改已分配区表 i=0; while(Used_Table[i].flag! =0&&i i++; if(i>=n)//无表目填写已分分区 { printf("无表目填写已分分区,错误\n”); //修正空闲区表 if(Free_table[k].flag==0) //前面找到的是整个空闲分区 Free_table[k]。 flag=1; else {//前面找到的是某个空闲分区的一部分 Free_table[k]。 length=Free_table[k]。 length+X_K; return; } } else {//修改已分配表 Used_Table[i].address=ad; Used_Table[i]。 length=X_K; Used_Table[i].flag=PRS_NAME; } return; }//内存分配函数结束 voidreclaim(charPRS_NAME)//回收进程名为PRS_NAME的进程所占内存空间 { inti,k,j,s,t; floatS,L; //寻找已分配表中对应登记项 s=0; while((Used_Table[s].flag! =PRS_NAME||Used_Table[s]。 flag==0)&&s〈n) s++; if(s〉=n)//在已分配表中找不到名字为PRS_NAME的进程 { cout<<”找不到该进程”〈 return; } //修改已分配表 Used_Table[s]。 flag=0;//取得归还分区的起始地址S和长度L S=Used_Table[s].address; L=Used_Table[s]。 length; j=-1;k=—1;i=0; //寻找回收分区的空闲上下邻,上邻表目k,下邻表目j while(i〈m&&(j==-1||k==—1)) { if(Free_table[i]。 flag==1) { if(Free_table[i]。 address+Free_table[i]。 length==S)k=i;//找到上邻 if(Free_table[i]。 address==S+L)j=i;//找到下邻 } i++; } if(k! =—1) if(j! =—1) //上邻空闲区,下邻空闲区,三项合并 { Free_table[k]。 length=Free_table[j]。 length+Free_table[k]。 length+L; Free_table[j]。 flag=1; } else //上邻空闲区,下邻非空闲区,与上邻合并 Free_table[k]。 length=Free_table[k]。 length+L; else if(j! =-1) //上邻非空闲区,下邻为空闲区,与下邻合并 { Free_table[j].address=S; Free_table[j].length=Free_table[j]。 length+L; } else//上下邻均为非空闲区,回收区域直接填入 { //在空闲区表中寻找空栏目 t=0; while(Free_table[t].flag==1&&t〈m) t++; if(t>=m)//空闲区表满,回收空间失败,将已分配表复原 { cout<<"内存空闲表没有空间,回收空间失败”〈〈endl; Used_Table[s].flag=j; return; } Free_table[t]。 address=S; Free_table[t]。 length=L; Free_table[t]。 flag=1; } return; } voidmain() { inti,a; floatp_length; charp_name; //空闲分区表初始化: intt_P; Free_table[0].address=1000; for(t_P=0;t_P〈m;t_P++) { Free_table[t_P].length=stand_length(t_P); Free_table[t_P]。 flag=1; } for(t_P=1;t_P〈m;t_P++) { Free_table[t_P]。 address=Free_table[t_P—1].address+Free_table[t_P—1]。 length; }//空闲分区表初始化结束 //已分配表初始化: for(i=0;i Used_Table[i].flag=0; cout<〈”*********************分页式主存管理的模拟实现***************”〈 cout〈<"*********************选择以下标号实现其功能*****************************”〈 cout〈<”*0: 退出2: 回收进程和内存*”〈〈endl; cout<<”*1: 随机产生进程并分配内存3: 显示内存分配记录*"<〈endl; cout<<"**********************************************************"〈〈endl; while (1) { cout〈<"请输入一个功能项(0—-3): ”< cin>〉a; switch(a) { case0: return;//a=0选择退出程序结束 case1: //a=1开始随机的产生进程并分配空间 { intp_num=process_num(); cout<〈”随机产生"<〈p_num〈<”个进程”< intp_p; cout<<”进程名进程大小”< for(p_p=0;p_p { p_name=srand_name(p_p); p_length=process_length(p_p); cout〈〈p_name〈<"”〈〈p_length〈〈endl; allocate(p_name,p_length);//分配内存空间 } cout〈<”要查看内存分配请在提示命令出现后输入’3’回车"〈 } break; case2: //a=2回收内存空间 cout〈〈”输入要回收分区的进程名”; cin〉>p_name; reclaim(p_name);//回收内存空间 break; case3: //a=3显示内存情况 cout〈〈”输出空闲区表: ”〈 cout<〈”—-———---—--—---—----——-——--————-------------———-—--—--"〈〈endl; cout<〈"起始地址分区大小标志(0—已分配,1—未分配)"〈 for(i=0;i printf(”%6。 0f%9.0f%6d\n",Free_table[i]。 address,Free_table[i]。 length,Free_table[i].flag); cout<〈"已分配分区表: ”〈〈endl; cout〈<”———-----—-----—-—----—-—--—-—----——--———————----—-----”<〈endl; cout〈〈"起始地址分区大小进程名"<〈endl; for(i=0;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); break; default: cout<〈”请输入正确的选项! "< } } } 截图: 2.首次适应算法实现动态分区分配 代码: #include〈stdio。 h> #include〈stdlib。 h〉 #include〈conio。 h> #include〈string。 h> #definegetpch(type)(type*)malloc(sizeof(type)) /*/#defineNULL0*/ structtable{ charname[10]; charstate;/*D(分配)orN(空闲)*/ intsize;/*分区大小*/ intaddr;/*起始地址*/ structtable*next; structtable*prev; }*tab=NULL,*p; typedefstructtableTABLE; UI(){ printf("~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n"); printf(”首次适应算法\n”); printf("\n"); printf(”计科3班顾志祥20101308103\n"); printf("~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n”); } recycle(charn[10]){ TABLE*pr=NULL; for(pr=tab;pr! =NULL;pr=pr->next){ if(! strcmp(pr->name,n)&&pr->state==’D'){ if(pr—〉prev! =NULL&&pr—〉prev—>state=='N'){/*回收区的前一分区空闲*/ if(pr—〉next-〉state==’N'){/*回收区的前后分区都空闲*/ pr—>state='N’; pr-〉prev->size+=(pr—>size+pr->next-〉size);/*合并分区大小*/ pr—>prev—>next=pr—>next—>next;/*删除回收分区及其后一空闲分区表项*/ pr—〉next—>next-〉prev=pr—>prev; return0; } else{ pr—〉state=’N’; pr-〉prev->size+=pr—>size; pr—>next—〉prev=pr—>prev; pr—>prev->next=pr-〉next; return0; } } elseif(pr-〉next! =NULL&&pr—>next-〉state==’N’){ pr—〉state=’N'; pr->size+=pr-〉next—>size; if(pr-〉next—〉next! =NULL){ pr—>next—>next—〉prev=pr; pr—>next=pr—〉next-〉next; } elsepr—>next=NULL; return0; } } } if(pr==NULL)printf("错误! 此分区不存在或未分配作业或前后分区都不空闲! \n"); elseprintf(”分区%s回收完毕! \n",pr—〉name); return0; } allocate(ints){ TABLE*pt=NULL,*q; for(pt=tab;pt! =NULL;pt=pt—>next){ if(pt—〉size>=s&&pt->state=='N'){ pt—〉state=’D'; if(pt->size>s){ q=getpch(TABLE); printf(”请输入分割出的分区ID: \n"); scanf("%s",q->name); q—>size=pt—>size—s;/*分割分区*/ pt—〉size—=q->size; q-〉state=’N’; q—〉addr=pt-〉addr+pt—>size; if(pt—>next! =NULL){ pt-〉next->prev=q;/*在空闲链中插入新的分区*/ q->next=pt->next; pt—〉next=q; q-〉prev=pt; return0; } pt->next=q; q—>prev=pt; q->next=NULL; } return0; } }/*for*/ printf("没有合适的分区,此次分配失败! \n”); return0; } display(){ TABLE*pt=tab; if(pt==NULL)return0; printf("------—--空闲分区情况————-—--—\n”); printf("ID\t状态\t大小\t起始地址\n"); while(pt! =NULL){ printf(”%2s\t%3c\t%3d\t%5d\n”,pt—>name,pt->state,pt-〉size,pt->addr); pt=pt—〉next; } return0; } sorttable(){/*分区按升序排列*/ TABLE*first,*second; if(tab==NULL){ p-〉next=tab; tab=p; } else{ first=tab; second=first—>next; while(second! =NULL){ first=first-〉n
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