完整word版,内存管理实验报告

操作系统课程设计报告

题目：动态分区内存管理

班级：计算机1303班

学号： 2120131138

姓名：徐叶

指导教师：代仕芳

日期： 2015.11.5

一、实验目的及要求

本实验要求用高级语言编写模拟内存的动态分区分配和回收算法（不考虑紧凑），以便加深理解并实现首次适应算法（FF）、循环首次适应算法(NF)、最佳适应算法（BF），最坏适应算法(WF)的具体实现。

二、实验内容

本实验主要针对操作系统中内存管理相关理论进行实验，要求实验者编写一个程序，该程序管理一块虚拟内存，实现内存分配和回收功能。

1）设计内存分配的数据结构（空闲分区表/空闲分区链），模拟管理64M 的内存块；

2）设计内存分配函数；

3）设计内存回收函数；

4）实现动态分配和回收操作；

5）可动态显示每个内存块信息

动态分区分配是要根据进程的实际需求，动态地分配内存空间，涉及到分区分配所用的数据结构、分区分配算法和分区的分配回收。

程序主要分为四个模块：

（1）首次适应算法（FF）

在首次适应算法中，是从已建立好的数组中顺序查找，直至找到第一个大小能满足要求的空闲分区为止，然后再按照作业大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空间令开辟一块新的地址，大小为原来的大小减去作业大小，若查找结束都不能找到一个满足要求的分区，则此次内存分配失败。

（2）循环首次适应算法(NF)

该算法是由首次适应算法演变而成，在为进程分配内存空间时，不再是每次都从第一个空间开始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到第一个能满足要求的空闲分区，从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业，为实现本算法，设置一个全局变量f，来控制循环查找，当f%N==0时，f=0；若查找结束都不能找到一个满足要求的分区，则此次内存分配失败。

（3）最佳适应算法(BF)

最坏适应分配算法是每次为作业分配内存时，扫描整个数组，总是把能满足条件的，又是最小的空闲分区分配给作业。

（4）最坏适应算法(WF)

最坏适应分配算法是每次为作业分配内存时，扫描整个数组，总是把能满足条件的，又是最大的空闲分区分配给作业。

系统从空闲分区链表中找到所需大小的分区，如果空闲分区大小大于分区大小，则从分区中根据请求的大小划分出一块内存分配出去，余下的部分则留在空闲链表中。然后，将分配区的首址返回给调用者。

当进程运行完回收内存时，系统根据回收区的首址，从空闲区中找到相应的插入点，此时可能出现四种情况：

1、当空闲区的上下两相邻分区都是空闲区：将三个空闲区合并为一个空闲区。新空闲区的起始地址为上空闲区的始址，大小为三个空闲区之和。空闲区合并后，取消可用表中下空闲区的表目项，修改上空闲区的对应项。

2、当空闲区的上相邻区是空闲区：将释放区与上空闲区合并为一个空闲区，其起始地址为上空闲区的起始地址，大小为上空闲区与释放区之和。合并后修改上空闲区对应的可用表的表目项。

3、当空闲区的下相邻区是空闲区：将释放区与下空闲区合并，并将释放区的始址作为合并区的始址。合并区的长度为释放区与下空闲区之和。合并后修改可用表中相应的表目项。

4、两相邻区都不是空闲区：释放区作为一个新空闲可用区插入可用表。

三、调试及运行

测试案例：

假定主存中按地址顺序依次有五个空闲区。始址地址分别为：3K, 40K, 60K, 100K, 500K,空闲区大小依次为：32k,10k,15k,228k,100k。现有五个作业J1,J2,J3,J4,J5。他们各需要主存1k,10k,128k,28k,25k。作业的完成顺序为：J5, J1,J3,J2,J4，每完成一个作业系统回收为其分配的内存空间，使用回收算法，回收内存。

初始界面（输入）

主存分配情况

(1)首次适应算法

(2)循环首次适应算法

(3)最佳适应算法

(4)最坏适应算法

(首次适应算法下)分配内存

(首次适应算法下)回收内存

四、总结

老师布置这次的实验题目的一开始，自己根本不知道要干什么，因为在上课时对动态分区分配这节内容学得没有很深刻，对许多东西一知半解，所以在上机时根本不知道如何下手，后来，将本章内容反复的看了几遍之后，终于有了自己的思路。

通过此次的学习，理解了内存管理的相关理论，掌握了连续动态分区管理的理论，通过对实际问题的编程实现，获得实际应用和编程能力；充分了解了内存管理的机制实现，从而对计算机的内部有了更深的认识，对于以后对操作系统的深入有很大的作用。

在做课程设计的过程中我遇到了不少问题，比如链表指针部分就很容易搞混，而且很多地方不容易考虑全面，比如内存回收时空闲区的合并部分，要考虑释放的内存空间前后是否为空闲区，若是，如何来合并，另外若用的是最佳适应算法，进行内存回收时还有考虑前后空闲块地址是否相接，因为它是按照块的大小排序的，若不相接，即使两个块在链表中的位置相邻，也不能合并，而且要注意每次分配或释放空间后都要对链表进行排序，这是由算法思想决定的，这些条件都是在做的过程中逐步完善的，所遇到的这些问题通过询问同学和查阅资料得以解决。

整个实验做完后，我对内存动态分区内存管理有了更加深刻的理解，我个人的编程能力也得到了一定程度的提高。

附录（附录源代码）

#include

#include

using namespace std;

#define Free 0 //空闲状态

#define Busy 1 //已用状态

#define Notfree 2

#define OK 1 //完成

#define ERROR 0 //出错

#define MAX_length 65536 //最大内存空间为64M typedef int Status;

int flag;

typedef struct freearea//定义一个空闲区说明表结构{

long size; //分区大小

long address; //分区地址

int state; //状态

}ElemType;

// 线性表的双向链表存储结构

typedef struct DuLNode

{

ElemType data;

struct DuLNode *prior; //前趋指针

struct DuLNode *next; //后继指针

}

DuLNode,*DuLinkList;

DuLinkList block_first; //头结点

DuLinkList block_last; //尾结点

Status alloc(int);//内存分配

Status free(int); //内存回收

Status FF(int);//首次适应算法

Status NF(int);//循环首次适应算法

Status BF(int); //最佳适应算法

Status WF(int); //最差适应算法

void show();//查看分配

Status Initblock();//开创空间表

Status Initblock()//开创带头结点的内存空间链表

{

block_first=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));

block_last=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));

block_first->prior=NULL;

block_first->next=block_last;

block_last->prior=block_first;

block_last->next=NULL;

block_last->data.address=0;