磁盘存储空间模拟管理系统 位示图方向

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实践教学
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兰州理工大学
计算机与通信学院
2013年秋季学期
操作系统课程设计
题目：磁盘空间管理模拟实验
专业班级：计算机科学与技术11级4班
姓名：刘文清
学号：11240425
指导教师：李明
成绩：
目录
摘要 (2)
1.设计思想 (3)
2.算法设计 (4)
3.源程序 (6)
4.运行结果 (10)
5.总结 (13)
参考文献 (13)
摘要
要把文件信息存放在存储介质上，必须先找出存储介质上可供使用的空闲块。

存储介质上某个文件不再需要时，又要收回它所占的存储空间作为空闲块。

用户作业在执行期间经常要求建立一个新文件或撤消一个不再需要的文件，因此，文件系统必须要为它们分配存储空间或收回它所占的存储空间。

如何实现存储空间的分配和收回，取决于对空闲块的管理方法，此系统采用的对磁盘存储空间的分配和收回的方法是：位示图法（用一张位示图（简称位图）来指示磁盘存储空间的使用情况）。

此磁盘存储模拟管理系统采用C++语言实现的，其运行环境是Windows xp，Windows 7操作系统。

关键词：磁盘的分配和回收管理；位示图，磁盘存储空间管理。

1.设计思想
在Windows XP，Windows 7等操作系统中对磁盘存储空间的管理是位示图法，位示图法：一个简单的管理方法，是用一张位示图（简称位图）来指示磁盘存储空间的使用情况。

一个盘组的分块确定后，根据分配的总块数决定位图由多少个字组成,建筑位图中的每一位与盘组分块1-1对应,“1”状态表示相应块已占用，“0”状态表示该块空闲。

在分配时先查看要分配的位置的数值，若其值为0，则分配，否则不予分配，输出此空间已被占用；在释放时分别找到柱面号，磁道号和扇区号所对应的在位示图中的位置，进行释放，若其值为0，则表示为分配，若其值为1，则变为0，回收完成。

2.算法设计
数据结构如下：
unsigned int size[5]={1,1,1,1,1} ;/*保存位示图*/ 算法流程图如下：
分配流程图如下图2-1：
图2-1
回收空间流程图如下：
否
图2-2
3.源程序
位示图法算法如下：
#include<stdio.h>
unsigned int size[5]={1,1,1,1,1} ;/*保存位示图*/
void out()/*输出位示图函数*/
{ unsigned int i,j,m;
for(j=0;j<5;j++)/*循环输出size的各个数的各个二进制位*/ {m=size[j];
for(i=0;i<16;i++)/**/
{printf("%d ",m%2);
m=m/2;
if(i==7)
printf("\n");
}
printf("\n");
}
}
void callback()/*回收函数*/
{ unsigned int i,j,k,s=1,q,m,sq,zhm,cid;
printf("确定要回收块的柱面号、磁道号、扇区号:\n");
printf("请输入柱面号：");
scanf("%d",&zhm);
printf("\n请输入磁道号：");
scanf("%d",&cid);
printf("\n请输入扇区号：");
scanf("%d",&sq);
if(zhm%2==0)/*计算对应的位示图位置*/
{ i=zhm/2;
j=cid*4+sq+1;
}
else
{ i=(zhm-1)/2;
j=cid*4+sq+9;
}
q=size[i];
m=j-1;
while(m)
{q=q/2;
m--;}
if(q%2==1)/*判断该块是否被分配*/
{if(j==1)size[i]-=1;/*将位示图对应为置零*/ else
{for(m=1;m<j;m++)
s*=2 ;
size[i]-=s;}
printf("回收成功!");
printf("回收后的位示图为:\n");
out();
}
else
printf("该块以被分配!");
}
void assign()/*分配函数*/
{ unsigned int n=0,i,s=1,j,k,q,m,sq,zhm,cid;
for(i=0 ,k=0;i<5;i++)
{ q=size[i] ;
j=0;
while(1) /*查找位示图的第一个为零的位，将其分配，该位置一*/
{ j++ ;
if((q%2)==0)
{ if(j==1) size[i]+=1;
else
{for(m=1;m<j;m++)
s*=2 ;
size[i]+=s;}
k=1;
break ;/*完成后退出*/
}
q=q/2;
}
if(k==1) /*将找到的位示图位转换成物理地址*/
{ if((j-1)/8==1)
{zhm=2*i+1;
cid=(j-9)/4;
sq=(j-9)%4;}
else
{zhm=2*i;
cid=(j-1)/4;
sq=(j-1)%4;
}
n=1;
break;/*退出for循环*/
}
}
if(n==0)
printf("没有空间可分配!\n");
else
{printf("分配成功!\n");/*输出物理地址*/ printf("柱面号为: %d\n",zhm);
printf("磁道号为: %d\n",cid);
printf("扇区号为: %d\n",sq);
}
printf("分配后的位示图为:\n");
out();
}
void menu() /*功能选择函数*/
{ int choice;
char judge;
printf("\n请选择操作:(1--分配,2--回收):"); scanf("%d",&choice);
getchar();
if(choice==1)
assign();
else if(choice==2)
callback();
else
printf("\n没有此项!");
printf("\n继续还是退出?(y--继续,n--退出):"); scanf("%c",&judge);
getchar();
if(judge=='y')
menu();
else
{ printf("\n现在的位示图:\n");
out();
printf("\n按任意键退出！\n");
getchar();
}
}
main()
{
out();
menu();
}
4.运行结果
下图4-1为用位示图法分配一个磁盘空间后的状态图：
下图4-2为用位示图法回收一个已分配的磁盘空间后的状态图：
图4-2位示图法回收操作运行结果
5.总结
做课程设计是为了对平时学习的理论知识与实际操作相结合，在理论和实践上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。

在做课程设计的过程中，深深感觉到自身所学知识的有限。

有些题目书本上没有提及，所以就没有去研究过，做的时候突然间觉得自己真的有点无知，虽然现在去看依然可以解决问题，但还是浪费了许多，这一点是必须在以后的学习中加以改进的地方，同时也要督促自己在学习的过程中不断的完善自我。

在设计过程中的思考和讨论，对现有知识能够运用计算机来解决现实生活中的实际问题确立了信心，对模块化程序设计思想有了比较清晰的印象，为今后的程序设计奠定了一定的心理和技术上的准备。

这次课程设计加强了我对计算机操作系统的认识，对我个人而言是对所学课程内容掌握情况的一次自我验证。

通过课程设计提高了我对所学知识的综合应用能力，全面检查并掌握所学的内容，培养独立思考，在分析问题、解决
问题的过程中，更是获得一种成功的喜悦。

参考文献
1.王旭阳等. 操作系统原理 [M]. 国防工业出版社, 2009
2.汤子瀛，哲凤屏.《计算机操作系统》.西安电子科技大学学出版社.
3.王清，李光明.《计算机操作系统》.冶金工业出版社.
4.孙钟秀等. 操作系统教程. 高等教育出版社
5.曾明. Linux操作系统应用教程. 陕西科学技术出版社.。