操作系统部分实验报告14.docx
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操作系统部分实验报告14.docx
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操作系统部分实验报告14
实验报告
课程名称________操作系统试验____________
实验名称________动态分区分配___________
实验类型________设计型_________________
实验地点___机房304___实验日期__2011.5.11_
指导教师________李文超__________________
专业_计算机科学与技术_
班级_____0901_______
学号_____16_________
姓名_____于雷_______
成绩________________
辽宁石油化工大学计算机与通信工程学院
实验3动态分区分配
一.实验目的
用高级语言编写和调试一个内存分配模拟程序,以加深对动态分区的概念及内存分配原理的理解。
二.实验原理
可变分区调度算法有:
最先适应分配算法,最优适应分配算法,最坏适应算法。
用户提出内存空间的申请;系统根据申请者的要求,按照一定的分配策略分析内存空间的使用情况,找出能满足请求的空闲区,分给申请者;当程序执行完毕或主动归还内存资源时,系统要收回它所占用的内存空间或它归还的部分内存空间。
每当一个进程被创建时,内存分配程序首先要查找空闲内存分区表(链),从中寻找一个合适的空闲块进行划分,并修改空闲内存分区表(链)。
当进程运行完毕释放内存时,系统根据回收区的首址,从空闲区表(链)中找到相应的插入点,此时出现如下四种情况:
1)回收区与插入点的前一个空闲分区F1相邻接,此时可将回收区直接与F1合并,并修改F1的大小;
2)回收区与插入点的后一个空闲分区F2相邻接,此时可将回收区直接与F2合并,并用回收区的首址最为新空闲区的首址,大小为二者之和;
3)回收区同时与插入点的前、后两个空闲分区邻接,此时需将三者合并;
4)回收区不与任何一个空闲区邻接,此时应建一新的表项。
三.实验内容
编写并调试一个模拟的内存分配程序。
具体做法为:
使用一个循环,根据提示,由用户选择随时创建一个新的进程,并为其分配存储空间,也随时可以撤销一个进程,可以根据需要随时打印空闲分区表(链)以及打印系统中内存使用情况。
四.实验环境
软件环境:
VisualC++6.0
五.实验方案
算法如下:
(1)已分配表的定义:
struct
{floataddress;//已分分区起始地址
floatlength;//已分分区长度,单位为字节
intflag;//已分配区表登记栏标志,"0"表示空栏目,实验中只支持一个字符的作业名
}used_table[n];//已分配区表
(2)空闲分区表的定义:
struct
{floataddress;//空闲区起始地址
floatlength;//空闲区长度,单位为字节
intflag;//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
(3)全局变量
floatminsize=5;
#definen10//假定系统允许的最大作业数量为n
#definem10//假定系统允许的空闲区表最大为m
核心算法:
//最优分配算法实现的动态分区
intdistribute(intprocess_name,floatneed_length)
{
inti,k=-1;//k用于定位在空闲表中选择的未分配栏
floatads,len;
intcount=0;
i=0;
//核心的查找条件,找到最优空闲区
while(i<=m-1)//循环找到最佳的空闲分区
{
if(free_table[i].flag==1&&need_length<=free_table[i].length)
{
count++;
if(count==1||free_table[i].length k=i; } i=i+1; } if(k! =-1) { if((free_table[k].length-need_length)<=minsize)//整个分配 { free_table[k].flag=0; ads=free_table[k].address; len=free_table[k].length; } else {//切割空闲区 ads=free_table[k].address; len=need_length; free_table[k].address+=need_length; free_table[k].length-=need_length; } i=0; //循环寻找内存分配表中标志为空栏目的项 while(used_table[i].flag! =0) {i=i+1;} if(i<=n-1)//找到,在已分配区表中登记一个表项 { used_table[i].address=ads; used_table[i].length=len; used_table[i].flag=process_name; count1++; } else//已分配区表长度不足 { if(free_table[k].flag==0)//将已做的整个分配撤销 { free_table[k].flag=1; free_table[k].address=ads; free_table[k].length=len; } else//将已做的切割分配撤销 { free_table[k].address=ads; free_table[k].length+=len; } cout<<"内存分配区已满,分配失败! \n"; return0; } } else { cout<<"无法为该作业找到合适分区! \n"; return0; } returnprocess_name; } 六.实验步骤 1、流程图: 分配及回收 2、程序源代码 #include #include //全局变量 floatminsize=5; intcount1=0; intcount2=0; #definem10//假定系统允许的空闲区表最大为m #definen10//假定系统允许的最大作业数量为n //已分配表的定义 struct { floataddress;//已分分区起始地址 floatlength;//已分分区长度,单位为字节 intflag;//已分配区表登记栏标志,"0"表示空栏目 }used_table[n];//已分配区表对象名 //空闲区表的定义: struct { floataddress;//空闲区起始地址 floatlength;//空闲区长度,单位为字节 intflag;//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];//空闲区表对象名 //函数声明 voidinitialize(void); intdistribute(int,float); intrecycle(int); voidshow(); //初始化两个表 voidinitialize(void) { inta; for(a=0;a<=n-1;a++) used_table[a].flag=0;//已分配表的表项全部置为空表项 free_table[0].address=0000; free_table[0].length=1024; free_table[0].flag=1;//空闲区表的表项全部为未分配 } //最优分配算法实现的动态分区 intdistribute(intprocess_name,floatneed_length) { inti,k=-1;//k用于定位在空闲表中选择的未分配栏 floatads,len; intcount=0; i=0; while(i<=m-1)//循环找到最佳的空闲分区 { if(free_table[i].flag==1&&need_length<=free_table[i].length) { count++; if(count==1||free_table[i].length k=i; } i=i+1; } if(k! =-1) { if((free_table[k].length-need_length)<=minsize)//整个分配 { free_table[k].flag=0; ads=free_table[k].address; len=free_table[k].length; } else {//切割空闲区 ads=free_table[k].address; len=need_length; free_table[k].address+=need_length; free_table[k].length-=need_length; } i=0; //循环寻找内存分配表中标志为空栏目的项 while(used_table[i].flag! =0) {i=i+1;} if(i<=n-1)//找到,在已分配区表中登记一个表项 { used_table[i].address=ads; used_table[i].length=len; used_table[i].flag=process_name; count1++; } else//已分配区表长度不足 { if(free_table[k].flag==0)//将已做的整个分配撤销 { free_table[k].flag=1; free_table[k].address=ads; free_table[k].length=len; } else//将已做的切割分配撤销 { free_table[k].address=ads; free_table[k].length+=len; } cout<<"内存分配区已满,分配失败! \n"; return0; } } else { cout<<"无法为该作业找到合适分区! \n"; return0; } returnprocess_name; } intrecycle(intprocess_name) { inty=0; floatrecycle_address,recycle_length; inti,j,k;//j栏是下邻空闲区,k栏是上栏空闲区 intx; //在内存分配表中找到要回收的作业 while(y<=n-1&&used_table[y].flag! =process_name) {y=y+1;} if(y<=n-1)//找到作业后,将该栏的标志置为'0' { recycle_address=used_table[y].address; recycle_length=used_table[y].length; used_table[y].flag=0; count2++; } else//未能找到作业,回收失败 { cout<<"该作业不存在! \n"; return0; } j=k=-1; i=0; while(! (i>=m||(k! =-1&&j! =-1)))//修改空闲分区表 { if(free_table[i].flag==1) { if((free_table[i].address+free_table[i].length)==recycle_address) k=i;//判断是否有上邻接 if((recycle_address+recycle_length)==free_table[i].address) j=i;//判断是否有下邻接 } i=i+1; } //合并空闲区 if(k! =-1)//回收区有上邻接 { if(j! =-1)//回收区也有下邻接,和上下领接合并 { free_table[k].length+=free_table[j].length+recycle_length; free_table[j].flag=0;//将第j栏的标记置为'0' } else//不存在下邻接,和上邻接合并 free_table[k].length+=recycle_length; } elseif(j! =-1) {//只有下邻接,和下邻接合并 free_table[j].length+=recycle_length; free_table[j].address=recycle_address; } else {//上下邻接都没有 x=0; while(free_table[x].flag! =0) x=x+1;//在空闲区表中查找一个状态为'0'的栏目 if(x<=m-1) {//找到后,在空闲分区中登记回收的内存 free_table[x].address=recycle_address; free_table[x].length=recycle_length; free_table[x].flag=1; } else {//空闲表已满,执行回收失败 used_table[y].flag=process_name; cout<<"空闲区已满,回收失败! \n"; return0; } } returnprocess_name; } voidshow()//程序执行时输出模拟的内存分配回收表 { cout<<"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n"; cout<<"++++空闲区++++\n"; cout<<"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n"; for(inti=0;i<=count2;i++) cout<<"地址: "< "< "< cout<<"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n"; cout<<"++++已分配区+++\n"; cout<<"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n"; for(intj=0;j cout<<"地址: "< "< "< } voidmain()//主函数调用各功能函数对所有工作进行测试 { intchoice;//用来选择将要进行的操作 intjob_name; floatneed_memory; boolexitFlag=false; cout<<"动态分区分配方式的模拟\n"; cout<<"=========================================\n"; cout<<"请选择操作类型: \n"; initialize();//开创空闲区和已分配区两个表 while(! exitFlag) { cout<<"-----------------------------------------\n"; cout<<"*1: 分配内存2: 回收内存*\n"; cout<<"*3: 查看分配0: 退出*\n"; cout<<"-----------------------------------------\n"; cout<<"请输入您的操作: "; cin>>choice; switch(choice) { case0: exitFlag=true;//退出操作 break; case1: cout<<"请输入作业名和所需内存: "; cin>>job_name>>need_memory; distribute(job_name,need_memory);//分配内存 break; case2: intID; cout<<"请输入您要释放的分区号: "; cin>>ID; recycle(ID);//回收内存 break; case3: show(); break; } } } 七.实验结果与分析 截图: 八.实验中遇到的问题及解决方法 可变分区管理方式将内存除操作系统占用区域外的空间看做一个大的空闲区。 当作业要求装入内存时,根据作业需要内存空间的大小查询内存中的各个空闲区,当从内存空间中找到一个大于或等于该作业大小的内存空闲区时,选择其中一个空闲区,按作业需求量划出一个分区装入该作业,作业执行完后,其所占的内存分区被收回,成为一个空闲区。 如果该空闲区的相邻分区也是空闲区,则需要将相邻空闲区合并成一个空闲区。 采用最优适应算法,每次为作业分配内存时,总是把既能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业。 但最优适应算法容易出现找到的一个分区可能只比作业所需求的长度略大一点的情行,这时,空闲区分割后剩下的空闲区就很小以致很难再使用,降低了内存的使用率。 为解决此问题,设定一个限值minsize,如果空闲区的大小减去作业需求长度得到的值小于等于minsize,不再将空闲区分成己分分区和空闲区两部分,而是将整个空闲区都分配给作业。 为便于对内存的分配和回收,建立两张表记录内存的使用情况。 一张为记录作业占用分区的“内存分配表”,内容包括分区起始地址、长度、作业名/标志(为0时作为标志位表示空栏目);一张为记录空闲区的“空闲分区表”,内容包括分区起始地址、长度、标志(0表空栏目,1表未分配)。 两张表都采用顺序表形式。 当要装入一个作业时,从“空闲分区表”中查找标志为“1”(未分配)且满足作业所需内存大小的最小空闲区,若空闲区的大小与作业所需大小的差值小于或等于minsize,把该分区全部分配给作业,并把该空闲区的标志改为“0”(空栏目)。 同时,在已分配区表中找到一个标志为“0”的栏目登记新装人作业所占用分区的起始地址,长度和作业名。 若空闲区的大小与作业所需大小的差值大于minsize。 则把空闲区分成两部分,一部分用来装入作业,另外一部分仍为空闲区。 这时只要修改原空闲区的长度,且把新装入的作业登记到已分配区表中。 在可变分区方式下回收内存空间时,先检查是否有与归还区相邻的空闲区(上邻空闲区,下邻空闲区)。 若有,则将它们合件成一个空闲区。 程序实现时,首先将要释放的作业在“内存分配表”中的记录项的标志改为“0”(空栏目),然后检查“空闲区表”中标志为‘1’(未分配)的栏目,查找是否有相邻的空闲区,若有,将之合并,并修改空闲区的起始地址和长度。 九.实验总结(见封皮) 【实验总结】 在内存动态分配程序设计中,最优适应算法比首次要难一些,要加上对分配后该分区是否能最好地利用的判断。 再一个问题是回收时候的合并,对地址的修改不是很有把握。 着手写程序后,半天才理清回收的内存和上下邻合并的条件与关系,写此处的代码时,逻辑上比较混乱,反复错误反复修改了很多次才调试正确,这也是花了最多时间才得以正确实现的部分。 这一次的实践让我回了很多学过的知识点,也弥补了很多的不足之处。 还有一个难点就是为作业找到最佳空闲区,此处是参照了一些资料后,理清了条件,然后用一个while()两个if()语句循环嵌套就实现了此功能。 实践中也发现自身很多的不足,比如上理论课时认为已经理解了的算法原理在用代码实践时,发现还是有模糊和思考不周的地方。 【指导教师评语及成绩】 成绩: 指导教师(签字): 年月日
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