操作系统大作业2011

序号2010-2011学年度第一学期大作业课程名称：《操作系统》作业题目：动态内存分区分配方式模拟姓名：学号：专业：计算机科学与技术教学中心：联系电话：评审日期__________成绩_________评审教师(签名)__________华南理工大学网络教育学院目录1.实验的目的 (3)2.开发环境 (3)3.设计思想及流程图 (3)4.数据定义 (4)5.源程序 (5)6.运行结果（以及截屏） (11)7．设计心得体会 (17)8.参考文献 (17)1.实验的目的假设初始态下，可用内存空间为640K，并有下列请求序列，分别用首次适应算法和最佳适应算法为作业分配和回收内存块，并显示出每次分配和回收后的空闲分区链的情况来以及内存占用情况。

2.开发环境操作系统：windows xp 开发工具：VC++ 6.03.设计思想及流程图首次适应算法：将空闲区按其在存储空间中的起始地址递增的顺序排列。

为作业分配存储空间时，从空闲区链的始端开始查找，选择第一个满足要求的空闲区，而不管它究竟有多大。

最佳适应法：为一作业选择分区时总是寻找其大小最接近于作业所要求的存储空间。

（1）在本程序处理进程状态过程中，我选用了c++语言来实现该程序，为了解决如何存储空间的问题，首先定义一个空闲区结构（struct FreeArea）和一个双链表结构（struct DuLNode），然后初始化最大的内存空间大小（MAX_LENGTH），定义了前趋指针（struct DuLNode *prior）和后继指针（struct DuLNode *next;）。

（2）处理首次适应法，采用链表进行查找，为作业分配存储空间时，从空闲区链的始端开始查找，选择第一个满足要求的空闲区，只要大于或等于要申请的内存空间大小就分配成功，修改链表，修改空闲区大小。

（3）处理最佳适应法，采用链表进行查找对比，满足要求的空闲区，并且与需要申请的内存空间大小相差最小的那个空闲区进行分配。

利用一个变量记录最小剩余空间并且实现分配。

（4）当根据作业号找到相应的分区，此时释放空间，我在释放空间的时候，采用按照进程名进行释放MethodType FreeMemory(int ID)；函数中的参数int ID作为作业号（分区号），在使用空间中找到该进程所占用的空间，然后进行释放，释放后在空闲区中添加该空间，并合并与之相联的空闲区。

分配内存流程图大体如下：释放内存流程图大体如下：4.数据定义定义了方法的一个标识符：typedef int MethodType;初始态最大内存空间为640KB ：#define MAX_LENGTH 640 空闲状态：#define FREESTA TUS 0已用状态：#define USEDSTA TUS 1完成表示：#define ENDFLAG 1出错标识：#define ERROR 0定义一个空闲区说明表结构typedef struct FreeArea{int ID; //分区号long size; //分区大小long address; //分区地址int state; //状态}ElemType;定义一个双链表结构typedef struct DuLNode {ElemType data;struct DuLNode *prior; //前趋指针struct DuLNode *next; //后继指针}DuLNode,*DuLinkList;5.源程序#include<iostream>#include<stdlib.h>using namespace std;typedef int MethodType;#define MAX_LENGTH 640 //初始态最大内存空间为640KB #define FREESTATUS 0 //空闲状态#define USEDSTATUS 1 //已用状态#define ENDFLAG 1 //完成#define ERROR 0 //出错int n=0;typedef struct FreeArea//定义一个空闲区说明表结构{int ID; //分区号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 //double linked list{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MethodType AllocMemory(int);//内存分配MethodType FreeMemory(int); //内存回收MethodType First_Fit(int,int);//首次适应算法MethodType Best_Fit(int,int); //最佳适应算法void ShowDistribution();//查看分配情况MethodType InitBlock();//创建空间表MethodType InitBlock()//创建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;block_last->data.size=MAX_LENGTH;block_last->data.ID=0;block_last->data.state=FREESTATUS;return ENDFLAG;}//----------------------- 分配内存 ------------------------- MethodType AllocMemory(int ch){int ID,request;cout<<"请输入作业号：";cin>>ID;cout<<"请输入需要申请分配的内存大小(单位:KB)：";cin>>request;if(request<0 ||request==0){cout<<"申请分配大小不合适，请重试!"<<endl;return ERROR;}if(ch==2) //选择最佳适应算法{if(Best_Fit(ID,request)==ENDFLAG) cout<<"申请分配成功!"<<endl; else cout<<"内存不足，申请分配失败!"<<endl;return ENDFLAG;}else //默认首次适应算法{if(First_Fit(ID,request)==ENDFLAG) cout<<"申请分配成功!"<<endl; else cout<<"内存不足，申请分配失败!"<<endl;return ENDFLAG;}}//------------------ 首次适应算法 ----------------------- MethodType First_Fit(int ID,int request)//参数为作业号及申请大小{//向系统申请分配新的内存空间且初始化DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));temp->data.ID=ID;temp->data.size=request;temp->data.state=USEDSTATUS;DuLNode *p=block_first->next;while(p){if(p->data.state==FREESTATUS && p->data.size==request){//有大小恰好合适的空闲块p->data.state=USEDSTATUS;p->data.ID=ID;return ENDFLAG;break;}if(p->data.state==FREESTATUS && p->data.size>request){//有空闲块能满足需求且有剩余"temp->prior=p->prior;temp->next=p;temp->data.address=p->data.address;p->prior->next=temp;p->prior=temp;p->data.address=temp->data.address+temp->data.size;p->data.size-=request;return ENDFLAG;break;}p=p->next;}return ERROR;}//-------------------- 最佳适应算法 ------------------------ MethodType Best_Fit(int ID,int request){int ch; //记录最小剩余空间DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));temp->data.ID=ID;temp->data.size=request;temp->data.state=USEDSTATUS;DuLNode *p=block_first->next;DuLNode *q=NULL; //记录最佳插入位置while(p) //初始化最小空间和最佳位置{if(p->data.state==FREESTATUS &&(p->data.size>request || p->data.size==request) ){q=p;ch=p->data.size-request;break;}p=p->next;}while(p){if(p->data.state==FREESTATUS && p->data.size==request){//空闲块大小恰好合适p->data.ID=ID;p->data.state=USEDSTATUS;return ENDFLAG;break;}if(p->data.state==FREESTATUS && p->data.size>request){//空闲块大于分配需求if(p->data.size-request<ch)//剩余空间比初值还小{ch=p->data.size-request;//更新剩余最小值q=p;//更新最佳位置指向}}p=p->next;}if(q==NULL) return ERROR;//没有找到空闲块else{//找到了最佳位置并实现分配temp->prior=q->prior;temp->next=q;temp->data.address=q->data.address;q->prior->next=temp;q->prior=temp;q->data.address+=request;q->data.size=ch;return ENDFLAG;}}//----------------------- 内存回收 -------------------- MethodType FreeMemory(int ID){DuLNode *p=block_first;while(p){if(p->data.ID==ID){p->data.state=FREESTATUS;p->data.ID=FREESTATUS;if(p->prior->data.state==FREESTATUS)//与前面的空闲块相连{p->prior->data.size+=p->data.size;p->prior->next=p->next;p->next->prior=p->prior;}if(p->next->data.state==FREESTATUS)//与后面的空闲块相连{p->data.size+=p->next->data.size;p->next->next->prior=p;p->next=p->next->next;}break;}p=p->next;}return ENDFLAG;}//--------------- 显示内存分配情况 ------------------void ShowDistribution(){cout<<"**************------------**************\n";cout<<"**** 内存分配情况 ****\n";cout<<"***********-----------------************\n";DuLNode *p=block_first->next;while(p){cout<<"作业号：";if(p->data.ID==FREESTATUS) cout<<"Free"<<endl;else cout<<p->data.ID<<endl;cout<<"起始地址："<<p->data.address<<endl;cout<<"分区大小："<<p->data.size<<" KB"<<endl;cout<<"状态：";if(p->data.state==FREESTATUS) cout<<"空闲"<<endl;else cout<<"已分配!"<<endl;cout<<"-----------------------"<<endl;p=p->next;}}//----------------------- 主函数--------------------------- void main(){int ch,d=0;//算法选择标记cout<<"<<操作系统>>动态内存分区分配算法如下:\n";cout<<"***********-----------------************\n";cout<<"**1.首次适应算法 2.最佳适应算法 0.退出**\n";cout<<"***********-----------------************\n";cout<<"请选择分配算法(然后按Enter键)：";cin>>ch;if(ch==0||ch==1||ch==2) d++;while(d==0){cout<<"请选择正确的数字0 ,1 或2"<<endl;cin>>ch;if(ch==0||ch==1||ch==2) d++;}if(ch==0) exit(0);if(n==0) InitBlock(); //申请整块空闲区int choice; //操作选择标记while(1){cout<<"****************------------****************\n"; cout<<"** 1: 申请内存分配 2: 释放内存 **\n"; cout<<"** 3: 查看分配情况 0: 返回 **\n";cout<<"********************************************\n"; cout<<"请输入您的操作项编号：";cin>>choice;if(choice==1){AllocMemory(ch); // 分配内存n++;}else if(choice==2) // 内存回收/释放{int ID;cout<<"请输入您要释放的作业号：";cin>>ID;FreeMemory(ID);n++;}else if(choice==3){ShowDistribution();//显示主存分配情况n++;}else if(choice==0){main(); //退出n++;}else //输入操作有误{cout<<"输入有误，请重试!"<<endl;continue;}}}6.运行结果（以及截屏）6.1首次适应法(1)首先是选择首次适应分配算法的选择如下图所示：(2)采用首次适应法申请作业1，作业2，作业3后，选择查看分配情况，结果如下图所示：(3)接着操作：作业2释放60K；运行结果如下图所示：（4）继续作业4申请200K,作业3释放100K,会发现相连的空闲区会连接在一起了，运行结果如下图所示：（5）然后按照作业的要求继续操作：作业1释放130K；(6)从上图可以看出目前有两个空闲区，一个空闲区290K,另一个空闲区150K, 接着采用首次适应法进行作业5申请140K；运行结果如下图所示：从上图可以看出，采用首次适应法，是从开始进行查找，只要找到比申请的大小大的空闲区就进行了分配，而最佳是适应法是找到比申请内存空间大小大的，而且与申请大小最接近的空闲才分配。