实验四存储器管理

实验四存储器管理
1、目的与要求
本实验的目的是让学生熟悉存储器管理的方法，加深对所学各种存储器管理方案的了解；要求采用一些常用的存储器分配算法，设计一个存储器管理模拟系统，模拟内存空间的分配和释放。

2、实验内容
①设计一个存放空闲块的自由链和一个内存作业分配表，存放内存中已经存在的作业。

②编制一个按照首次适应法分配内存的算法，进行内存分配。

③同时设计内存的回收以及内存清理（如果要分配的作业块大于任何一个空闲块，但小于总的空闲分区，则需要进行内存的清理，空出大块的空闲分区）的算法。

3．实验环境
①PC兼容机
②Windows、DOS系统、Turbo c 2.0
③C语言
4．实验提示
一、数据结构
1、自由链
内存空区采用自由链结构，链首由指针freep指向，链中各空区按地址递增次序排列。

初启动时整个用户内存区为一个大空区，每个空区首部设置一个区头（freearea）结构，区头信息包括：
Size 空区大小
Next 前向指针，指向下一个空区
Back 反向指针，指向上一个空区
Adderss 本空区首地址
2、内存分配表JOBMAT
系统设置一个MAT，每个运行的作业都在MAT中占有一个表目，回收分区时清除相应表目，表目信息包括：
Name 用户作业名
Length 作业区大小
Addr 作业区首地址
二、算法
存储分配算法采用首次适应法，根据指针freep查找自由链，当找到第一块可满足分配请求的空区便分配，当某空区被分配后的剩余空闲空间大于所规定的碎片最小量mini时，则形成一个较小的空区留在自由链中。

回收时，根据MAT将制定分区链入自由链，若该分区有前邻或后邻分区，则将他们拼成一个较大的空区。

当某个分配请求不能被满足，但此时系统中所有碎片总容量满足分配请求的容量时，系统立即进行内存搬家，消除碎片。

即将各作业占用区集中下移到用户内存区的下部（高地址部分），形成一片连续的作业区，而在用户内存区的上部形成一块较大的空闲，然后再进行分配。

本系统的主要程序模块包括：分配模块ffallocation，回收模块ffcollection，搬家模块coalesce及命令处理模块menu，menu用以模拟系统的输入，通过键盘命令选择进行分配模块、回收模块、内存查询以及退出的操作。

程序运行的流程如下图：
5．实验运行情况
****************MENU***************
You can select one of the following:
(1)Require to be allocate. 请分配内存
(2)Require to collecte the size. 将分配的内存回收
(3)Check the memory. 检查当前的内存情况
(4)Quit. 退出
***********************************
1
Enter your job name:JOB1
Enter your job length:1000
name length(b) addre
JOB1 1000 2000
The total left is 4000 bytes
6．实验程序
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <io.h>
#include "string.h"
#define TOTALSPACE 5000 /*起始空闲空间大小
#define INITADDRESS 2000 /*起始地址
#define MINSPACE 100
#define MAXJOBCNT 10 /* 内存中作业数量最大值
struct JobMat
char name[10];
int address;
int length;
struct JobMat * next;
struct JobMat * back;
};
struct FreeArea
{
int address;
int size;
struct FreeArea * next;
struct FreeArea * back;
};
struct JobMat *p_JobMat;
struct FreeArea *p_FreeArea;
int UnusedSpace; /*未分配的空闲空间大小
int CurrentJobCnt; /*目前内存中的作业数量
int JobSize; /*目前要分配的作业的大小
char JobName[10];
int JobAddress;
void initiation(){
p_FreeArea=(struct FreeArea *)malloc(sizeof(struct FreeArea)); p_FreeArea->size=TOTALSPACE;
p_FreeArea->address=INITADDRESS;
p_FreeArea->next=NULL;
p_FreeArea->back=NULL;
UnusedSpace=TOTALSPACE;
p_JobMat=NULL;
CurrentJobCnt=0;
JobSize=0;
memset(JobName, 0, 10);
JobAddress=0;
}
void ffallocation()
struct FreeArea * fp;
struct JobMat *jp;
struct JobMat *jp1;
struct JobMat *jp2;
JobAddress=-1;
if (UnusedSpace<JobSize)
{
/*printf("Sorry, you input job length is too big ^_^ \n");*/ return;
}
JobAddress=0;
fp=p_FreeArea;
while (fp!=NULL)
if((fp->size) < JobSize)
{
fp=fp->next;
}
else
{
CurrentJobCnt=CurrentJobCnt+1;
UnusedSpace=UnusedSpace-JobSize;
jp2=(struct JobMat *)malloc(sizeof(struct JobMat));
strcpy(jp2->name,JobName);
jp2->length=JobSize;
jp2->address=fp->address;
JobAddress=jp2->address;
if (p_JobMat==NULL)
{
jp2->next=NULL;
jp2->back=NULL;
p_JobMat=jp2;
}
else
{
jp=p_JobMat;
while((jp!=NULL)&&(jp2->address<jp->address))
{
jp1=jp;
jp=jp->next;
}
jp2->next=jp;
if (jp==NULL)
{
jp2->back=jp1;
jp1->next=jp2;
}
else
{
jp2->back=jp->back;
if (jp->back!=NULL) jp1->next=jp2;
else p_JobMat=jp2;
jp->back=jp2;
}
}
if (fp->size-JobSize<MINSPACE)
{
if (fp->next!=NULL) fp->next->back=fp->back;
if (fp->back!=NULL) fp->back->next=fp->next;
else p_FreeArea=fp->next;
}
else
{
fp->size=fp->size-JobSize;
fp->address=fp->address+JobSize;
}
/*exit(1);*/
return;
}
}
void ffcollection()
{
struct FreeArea *fp;
struct FreeArea *fp1;
struct FreeArea *fp2;
struct JobMat *jp;
int f;
jp=p_JobMat;
f=0;
while((jp!=NULL) && strcmp(jp->name, JobName) != 0) {
jp=jp->next;
}
if (jp!=NULL)
{
CurrentJobCnt=CurrentJobCnt-1;
UnusedSpace=UnusedSpace+jp->length;
if (p_FreeArea==NULL)
{
p_FreeArea=(struct FreeArea *)malloc(sizeof(struct FreeArea));
p_FreeArea->address=jp->address;
p_FreeArea->size=jp->length;
p_FreeArea->next=NULL;
p_FreeArea->back=NULL;
}
else
{
fp=p_FreeArea;
while((fp!=NULL)&&(fp->address<jp->address))
{
fp1=fp;
fp=fp->next;
}
if (fp!=NULL)
{
if
((fp->next!=NULL)&&(fp->next->address==jp->address+jp->length))
{
f=f+1;
}
if ((fp->back!=NULL)&&(jp->address==fp1->address+fp1->size))
{
f=f+2;
}
}
else if ((jp->address) == (fp1->address+(fp1->size)))
{
f=f+2;
}
switch (f)
{
case 0:
fp2=(struct FreeArea *)malloc(sizeof(struct FreeArea));
fp2->address=jp->address;
fp2->size=jp->length;
fp2->next=fp;
if (fp!=NULL)
{
fp2->back=fp->back;
if (fp->back!=NULL) fp1->next=fp2;
else p_FreeArea=fp2;
fp->back=fp2;
}
else
{
fp2->back=fp1;
fp1->next=fp2;
}
break;
case 1:
fp->size=fp->size+jp->length;
fp->address=jp->address;
break;
case 2:
fp1->size=fp1->size+jp->length;
break;
case 3:
fp1->size=fp1->size+jp->length+fp->size;
fp1->next=fp->next;
if (fp->next!=NULL)
{
fp->next->back=fp2;
}
free (fp);
break;
}
}
if (jp==p_JobMat) p_JobMat=jp->next;
if (jp->next!=NULL) {jp->next->back=jp->back;}
if (jp->back!=NULL) jp->back->next=jp->next;
free(jp);
}
}
void showyou()
{
struct JobMat *jp;
/*clrscr();*/
if (CurrentJobCnt<=0)
{
printf("No job.\n");
}
else
{
printf("name length(b) addre\n");
jp=p_JobMat;
while (jp!=NULL)
{
printf("%s %d %d\n", jp->name, jp->length,jp->address);
jp=jp->next;
}
}
printf("The total left is %d bytes\n",UnusedSpace);
}
void coalesce()
{
struct FreeArea *fp;
struct FreeArea *fp1;
struct JobMat *jp;
int bottom;
if (CurrentJobCnt>0)
{
jp=p_JobMat;
bottom=TOTALSPACE+INITADDRESS;
while (jp!=NULL)
{
jp->address=bottom-jp->length;
bottom=bottom-jp->length;
jp=jp->next;
}
fp=p_FreeArea;
while(fp!=NULL)
{
fp1=fp;
fp=fp->next;
free(fp1);
}
p_FreeArea=(struct FreeArea *)malloc(sizeof(struct FreeArea));
p_FreeArea->size=UnusedSpace;
p_FreeArea->address=INITADDRESS;
p_FreeArea->next=NULL;
p_FreeArea->back=NULL;
}
}
void menu()
{
int select;
printf("\n\n\n****************MENU***************\n"); printf("You can select one of the following:\n"); printf("(1)Require to be allocate.\n");
printf("(2)Require to collecte the size.\n");
printf("(3)Check the memory.\n");
printf("(4)Quit.\n");
printf("***********************************\n");
scanf("%d",&select);
switch(select)
{
case 1:
if( CurrentJobCnt>=MAXJOBCNT)
{
printf("The job is too many");
}
else
{
printf("Enter your job name:");
}
scanf("%s",JobName);
printf("Enter your job length:");
scanf("%d",&JobSize);
ffallocation();
switch (JobAddress)
{
case -1:
printf("the memory is full");
break;
case 0:
coalesce();
ffallocation();
break;
default:
break;
}
break;
case 2:
printf("Enter the name of job:");
scanf("%s",JobName);
ffcollection();
break;
case 3:
break;
case 4:
exit(1);
break;
default:
printf("You input a wrong number!\n");
break;
}
}
void main()
{
initiation();
while (1)
{
menu();
showyou();
}
}
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