存储管理---动态分区分配算法的模拟

一、设计任务

完成存储器动态分区分配算法的模拟实现。

二、设计思想

在对数据结构有一定掌握程度的情况下设计合理的数据结构来描述存储空间，实现分区存储管理的内存分配功能，应该选择最合适的适应算法（首次适应算法，最佳适应算法，最后适应算法，最坏适应算法），实现分区存储管理的内存回收算法，在这些存储管理中间必然会有碎片的产生，当碎片产生时，进行碎片的拼接，等等相关的内容。

三、预期目的

让我们了解操作系统的基本概念，理解计算机系统的资源如何组织，操作系统如何有效地管理这些系统资源，用户如何通过操作系统与计算机系统打交道。通过课程设计，我们可以进一步理解在计算机系统上运行的其它各类操作系统，并懂得在操作系统的支持下建立自己的应用系统。操作系统课程设计，对于训练学生掌握程序设计、熟悉上机操作和程序调试技术都有重要作用。重点培养学生的思维能力、设计能力、创新能力和排错能力。

四、设计方案

首先是对相关知识的掌握，例如数据结构，计算方法，组成原理以及操作系统等。在这些基本知识的基础上进行扩展，用语言的形式从函数，数据结构原代码，原程序等方面来达到自己想要的目的。该设计就是要达到对各个细节的问题的解决将各个数据块连接起来，最终达到存储器动态分区分配算法的模拟实现。

五、数据结构

1．设计合理的数据结构来描述存储空间：

1）对于未分配出去的部分，用空闲分区链表来描述。

struct freeList

{

int startAddress; /* 分区起始地址 */

int size; /* 分区大小 */

struct freeList *next; /* 分区链表指针 */ }

2）对于已经分配出去的部分，由装入内存的作业占据。

struct usedList

{

int startAddress; /* 分区起始地址 */

int jobID; /* 分区中存放作业ID */

struct usedList *next; /* 分区链表指针 */ }

3）将作业组织成链表。

struct jobList

{

int id; /* 作业ID */

int size; /* 作业大小（需要的存储空间大小）*/

int status; /* 作业状态 0 : new job ,1 : in the memory , 2 : finished . */

struct jobList *next; /* 作业链表指针 */

}

以上将存储空间分为空闲可占用两部分，在usedlist中设jobID而不设size，可以在不增加空间复杂度（与freelist相比）的同时更方便的实现可变分区存储管理（从后面的一些函数的实现上可以得出这个结论）。

尽管设置joblist增加了空间复杂度，但它的存在，使得该程序可以方便的直接利用D盘中的JOB文件。该文件可以认为是一个和其他进程共享的资源。通过这个文件，其他进程写入数据供读取。这中思想在操作系统设计中体现的很多。

2．实现分区存储管理的内存分配功能，选择适应算法（首次适应算法，最佳适应算法，最后适应算法，最坏适应算法）。

基本原理分析：

1） Best fit ：将空闲分区按大小从小到大排序，从头找到大小合适的分区。

2） Worst fit：将空闲分区按大小从大到小排序，从头找到大小合适的分区。

3） First fit ：将空闲分区按起始地址大小从小到大排序，……

4） Last fit ：将空闲分区按起始地址大小从大到小排序，……

由此，可将空闲分区先做合适的排序后用对应的适应算法给作业分配存储空间。排序函数 order（bySize为零则按分区大小排序，否则按分区起始地址；inc为零从小到大排序，否则从大到小排序；通过empty指针返回结果）。

void order(struct freeList **empty,int bySize,int inc)

{

struct freeList *p,*q,*temp;

int startAddress,size;

for(p = (*empty) -> next;p;p = p -> next)

{ /* 按bySize和inc两个参数寻找合适的节点，用temp指向它 */ for(temp = q = p;q;q = q -> next)

{

switch(bySize)

{

case 0 : switch(inc)

{

case 0:if(q->size < temp->size)

temp = q;break;

default:if(q->size > temp->size)

temp = q;break;

} break;

default: switch(inc)

{

case 0:if(q->startAddress < temp->startAddress)

temp = q;break;

default:if(q->startAddress > temp->startAddress)

temp = q;break;

} break;

}

} /* 交换节点的成员值 */

if(temp != p)

{

startAddress = p->startAddress;

size = p->size;

p->startAddress = temp->startAddress;

p->size = temp->size;

temp->startAddress = startAddress;

temp->size = size;

}

}

}

3．实现分区存储管理的内存回收算法。

void insertFreeNode(struct freeList **empty,int startAddress,int size) 插入回收的空节点分区，处理回收分区与空闲分区的四种邻接关系。

{

struct freeList *p,*q,*r;