内存的分配和回收(分区链,实验报告按照这个内容来完成)

一、实验目的

理解分区式存储管理的基本原理，熟悉分区分配和回收算法。

即理解在不同的存储管理方式下，如何实现主存空间的分配与回收；并掌握动态分区分配方式中的数据结构和分配算法及动态分区存储管理方式及其实现过程。

二、设备与环境

1. 硬件设备：PC机一台

2. 软件环境：安装Windows操作系统或者Linux操作系统，并安装相关的程序开发环

境，如VC \VC++\Java 等编程语言环境。

三、实验原理

实验要求使用可变分区存储管理方式，分区分配中所用的数据结构采用空闲分区表和空闲分区链来进行，分区分配中所用的算法采用首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法三种算法来实现主存的分配与回收。同时，要求设计一个实用友好的用户界面，并显示分配与回收的过程。同时要求设计一个实用友好的用户界面,并显示分配与回收的过程。

A、主存空间分配

（1）首次适应算法

在该算法中，把主存中所有空闲区按其起始地址递增的次序排列。在为作业分配存储空间时，从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直到找到第一个能满足要求的空闲区，从中划出与请求的大小相等的存储空间分配给作业，余下的空闲区仍留在空闲区链中。

（2）最佳适应算法

在该算法中，把主存中所有空闲区按其起始地址递增的次序排列。在为作业分配存储空间时，从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直到找到一个能满足要求的空闲区且该空闲区的大小比其他满足要求的空闲区都小，从中划出与请求的大小相等的存储空间分配给作业，余下的空闲区仍留在空闲区链中

（3）最坏适应算法

在该算法中，把主存中所有空闲区按其起始地址递增的次序排列。在为作业分配存储空间时，从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直到找到一个能满足要求的空闲区且该空闲区的大小比其他满足要求的空闲区都大，从中划出与请求的大小相等的存储空间分配给作业，余下的空闲区仍留在空闲区链中。

B、主存空间回收

当一个作业执行完成撤离时，作业所占的分区应该归还给系统。归还的分区如果与其它空闲区相邻，则应合成一个较大的空闲区，登记在空闲区说明链中，此时，相邻空闲区的合并问题，要求考虑四种情况：

1.释放区下邻空闲区（低地址邻接）

2.释放区上邻空闲区（高地址邻接）

3.释放区上下都与空闲区邻接

4.释放区上下邻都与空闲区不邻接

四、实验要求

1. 模拟操作系统的主存分配，运用可变分区的存储管理算法设计主存分配和回收程序，

并不实际启动装入作业。

2. 采用首次适应法、最佳适应法、最坏适应法分配主存空间。

3. 当一个新作业要求装入主存时，必须查空闲区表，从中找出一个足够大的空闲区。若

找到的空闲区大于作业需要量，这是应把它分成二部分，一部分为占用区，加一部分又成为一个空闲区。

4. 当一个作业撤离时，归还的区域如果与其他空闲区相邻，则应合并成一个较大的空闲

区，登在空闲区表中。

5. 运行所设计的程序，输出有关数据结构表项的变化和内存的当前状态。

五、实验设计参考

1.算法流图

main函数的流程图

选择算法a

a=1，首次适应算法a=2，最佳适应算法a=3，最坏适应算法

初始化first和end

整理分区序号

显示空闲分区链

选择操作i

i=1，分配空间函数a i=0，退出程序i=2，回收空间函数

结束

分配空间的流程图

回收空间的流程图（见下页）

2. 相关数据结构及关键函数说明

✧ 使用了struct free_table 数据结构用来说明分区。包含：分区序号（num ）、起始地

址（address ）、分区长度（length ）和分区状态（state ）。

✧ 使用了线性表的双向链表存储结构（struct Node ），里面包含前驱指针（prior ）和

后继指针（next ）。一开始定义一条（含有first 和end ）的链，用开始指针和尾指针开创空间链表。然后分别按三种算法进行分配和回收。

✧ 在该程序中关键函数有，sort （）、allocation （）、recovery （）、和First_fit （）、Best_fit

（）、Worst_fit （）。其中：

✧ sort （）函数用来整理分区序号。如在删序号3时，它与前面序号2相连在一起了，

然后序号2中的长度若满足申请的内存大小，就会在序号2中分配，然后序号在2的基础上加1，一直加，加到与原本序号3的下一个序号也就是4相等，这时sort （）就开始有明显的工作了；

✧ allocation （）用来分配空间。也是过渡到三个算法中的，当三个算法中满足或者不

满足分配请求，都会又返回值给allocation （）；

✧ recovery （）用来回收内存。包含四种情况的处理，即释放区上与空闲区邻接、释

放区下与空闲区邻接、释放区上下都与空闲区邻接、释放区上下都与空闲区不邻接。

分配不成功

p->data.length>request

分配空间函数

a=1 a=2 a=3

输入申请内存大小 按顺序找空闲

初始化q ，使它指向空闲块中长度小的输入申请内存大小 初始化q ，使它指向空闲块中长度大的

p->data.length=requ est

p 的状态为已分配

剩下

p->data.length-=req uest

输入申请内存大小

Y

Y

N

返回到整理分区序号