分页式管理实验报告.doc

个人收集整理 勿做商业用途 题 目 连续式与分页式主存管理模式的模拟实现 学生姓名 学 号 学 院 专 业 计算机科学与技术专业指导教师 赵晓平二一二年六月十一日一、实验目的模拟在连续分配与分页管理两种方式下,主存空间的分配与回收，帮助学生加深了解存储器管理的工作过程.注意，该实验为模拟实验，并不要求进行真正的内存分配与回收,主要是编写程序模拟其中过程即可.二、实验内容 1 连续式分配1、 在连续分配方式下,设计一个动态分区分配与回收的内存管理程序.2、 动态分区分配按作业需要的主存大小来分割分区。当要装入一个作业时，根据作业需要、的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入。3、 设置一张全局分区状态表说明当前内存分配状态，例如下所示：05k10k14k26k32k640k操作系统区作业1作业3空闲区作业2空闲区4、 设置一张空闲分区表描述当前空闲分区分布状况，可采用数组或链表来实现,数组可参考以下格式：起 址长 度状 态第一栏14 K12 K未 分 配第二栏32 K96 K未 分 配MM空 表 目空 表 目M 说明：起址指出一个空闲区的主存起始地址。长度-指出从起始地址开始的一个连续空闲的长度.状态有两种状态，一种是“未分配”状态，指出对应的由起址指出的某个长度的区域是空闲区；另一种是“空表目状态，表示表中对应的登记项目是空白(无效），可用来登记新的空闲区。5、 在作业撤销后，系统需要回收分区。在空闲分区表中找到一个空表目登记回收分区的起址和长度,并且修改表目状态为未分配.注意：由于分区的个数不定，所以空闲分区表中应有适量的状态为“空表目”的登记栏目，否则造成表格“溢出无法登记。6、 在回收分区时，应考虑相邻空闲分区合并。7、 在完成一次作业装入后，都需要输出：本次分配的分区起址与长度,全局分区状态表,空闲分区表的内容。若在分配中发生分割，需要说明分割后新空白分区的起址与长度。8、 在完成一次作业撤销后，都需要输出：本次回收的分区起址与长度，全局分区状态表，空闲分区表的内容。若发生相邻空闲分区合并,需要说明哪几个分区合并在一起,合并后的起址与长度2、分页式管理1、 设计一个基本分页存储管理程序2、 分页式存储器把主存分成大小相等的若干块，作业的信息也按块的大小分页,作业装入主存时按页分散存放在主存的空闲块中。3、 系统用一张块表记录物理块分配的情况，如下图所示，其中状态0表示未分配，1表示已分配。另外增加一个空闲块数,记录当前可用的物理块总数。状态第0块1第1块1第2块0第3块1第4块0MM4、 需要为每个作业设置一张页表，记录页号与块号的对应关系.页 号块 号0168172256MM5、 作业装入内存时，分配过程如下:a) 将空闲块数乘上每块空间，计算出可用空间总数，然后与作业需要空间比较，若不能满足需要,提示不能装入。b) 若能满足需要，为作业创建页表，在块表中寻找足够的空白块，将页号与块号一一对应，并填入页表。同时修改块表中各个块的状态c) 修改空闲块数，记录剩下空白块总数。6、 作业撤销后，需要回收物理块，回收过程如下：a) 根据页表，修改块表中对应各个物理块的状态b) 修改空闲块数，记录回收后空白块总数。c) 撤销页表7、 每次作业装入或回收,都需要输出块表、页表的内容，发生变化的块号，以及空闲块数。若块表太大，可以用二维表格的方式输出,或只输出发生变化的块号。三、实验要求1、 根据例程，尝试采用首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法其中的一种或多种算法实现3.2.1的动态分区分配.算法思想请参考课本的分区分配算法。2、 根据例程，尝试实现3。2。1的分区回收功能。3、 根据例程，尝试实现3.2。2的分页系统功能4、 至少完成上述三项实验内容中的一个。5、 自行设定内存总空间，大小单位为KB，分页管理需要设定每个页的大小。6、 随机设置当前内存分配状态.7、 自行设计作业队列，队列中至少要有5个作业,设定各个作业空间大小，大小要适中。8、 输出结果要尽量详细清晰，如果输出内容比较多，可以考虑把输出结果保存到文件中，通过文件来查看。9、 程序代码要尽量加入注释，提高程序的清晰度与可读性。10. 在实验报告中，一方面可以对实验结果进行分析，一方面可以对两种分配方式进行比较，分析它们的优劣。四、实验过程1.分页式:/分页存储管理程序include stdio。hincludeincludestring.hinclude #define n 11 /模拟实验中允许的最大进程数为n#define m 11 /模拟实验中允许的最大分区个数为mdefine M_SIZE 2000 struct float address; /分配给进程的起始地址float length; /分配给进程的空闲区长度，单位为字节int flag； /分配区表标志，用0”已分配,用1表示未分配Used_Tablem; /分配分区表struct float address; float length； int flag; Free_tablem； float stand_length（int k)/随机产生一个分区大小的函数float st_length20;srand（(unsigned）time（NULL)）;/srand（）函数产生一个当前时间开始的随机种子for （int i=0;i20;i+）st_lengthi=float (rand()%1000）;return st_lengthk;float process_length（int k)/随机产生一个进程大小的函数float pt_length20；srand（unsigned)time(NULL)）；/srand（）函数产生一个当前时间开始的随机种子for （int i=0；i20;i+）pt_lengthi= float （rand()500);return pt_lengthk;int process_num（)/随机产生一个进程个数的函数int num；int A10=1，2，3,4,5，6，7，8,9，10;srand（unsigned)time（NULL)）;num=rand()10;return Anum；char srand_name（int k）/随机产生一个进程的名字char A26=A，B，C,D,E,F,G,H，I, J，K,L，M,N，O，P,Q,R,S，T，U,V,W，X，Y，Z； return Ak；void allocate(char PRS_NAME,float X_K) /采用最优分配算法为进程PRS_NAME分配X_K大小的空间 int i，k; float ad； k=1; for（i=0；im；i+) /寻找空间大于X_K的最小空闲区登记项kif（Free_tablei。length=X_K&Free_tablei。flag=1） if(k=-1|Free_tablei。lengthFree_tablek.length) k=i； if（k=1)/未找到可用空闲分区，返回 printf（无可用空闲区n）； return； /找到可用空闲区，开始分配：if（Free_tablek。lengthX_K=M_SIZE) Free_tablek.flag=0； ad=Free_tablek.address； X_K=Free_tablek.length； else Free_tablek。length=Free_tablek.lengthX_K； ad=Free_tablek.address+Free_tablek.length; /修改已分配区表i=0; while（Used_Tablei.flag！=0&i=n） /无表目填写已分分区 printf(无表目填写已分分区，错误n”)； /修正空闲区表 if（Free_tablek.flag=0) /前面找到的是整个空闲分区 Free_tablek。flag=1； else /前面找到的是某个空闲分区的一部分 Free_tablek。length=Free_tablek。length+X_K; return; else /修改已分配表 Used_Tablei.address=ad； Used_Tablei。length=X_K； Used_Tablei.flag=PRS_NAME; return； /内存分配函数结束 void reclaim(char PRS_NAME） /回收进程名为PRS_NAME的进程所占内存空间 int i,k，j，s,t； float S,L； /寻找已分配表中对应登记项 s=0； while（Used_Tables.flag!=PRS_NAMEUsed_Tables。flag=0)&sn) s+； if(s=n)/在已分配表中找不到名字为PRS_NAME的进程 cout”找不到该进程”=m)/空闲区表满，回收空间失败,将已分配表复原 cout内存空闲表没有空间,回收空间失败”endl； Used_Tables.flag=j; return; Free_tablet。address=S； Free_tablet。length=L； Free_tablet。flag=1; return； void main（ ） int i，a； float p_length; char p_name； /空闲分区表初始化：int t_P；Free_table0.address=1000；for（t_P=0； t_Pm； t_P+）Free_tablet_P.length=stand_length（t_P）； Free_tablet_P。flag=1; for(t_P=1；t_Pm；t_P+）Free_tablet_P。address=Free_tablet_P1.address+Free_tablet_P1。length; /空闲分区表初始化结束 /已分配表初始化:for(i=0;in;i+) Used_Tablei.flag=0; cout”*分页式主存管理的模拟实现*”endlendl；cout*选择以下标号实现其功能*”endl；cout” 0:退出 2：回收进程和内存 ”endl;cout” 1:随机产生进程并分配内存 3:显示内存分配记录 endl；cout*endl;while（1) cout请输入一个功能项（0-3) ：”a；switch（a） case 0: return; /a=0选择退出程序结束 case 1： /a=1开始随机的产生进程并分配空间int p_num=process_num();cout”随机产生p_num”个进程”endl；int p_p;cout”进程名 进程大小”endl;for（p_p=0;p_pp_num;p_p+)p_name=srand_name(p_p）;p_length= process_length（p_p)；coutp_name ”p_lengthendl；allocate（p_name,p_length); /分配内存空间 cout”要查看内存分配请在提示命令出现后输入3回车p_name； reclaim(p_name）； /回收内存空间 break； case 3: /a=3显示内存情况 cout”输出空闲区表：”endl；cout”-endl；cout起始地址 分区大小 标志(0已分配，1未分配）endl； for（i=0；im；i+） printf(”6。0f9.0f%6dn，Free_tablei。address，Free_tablei。length, Free_tablei.flag）； cout已分配分区表：”endl；cout”-”endl;cout起始地址 分区大小 进程名endl；for（i=0；in;i+) if（Used_Tablei.flag！=0) printf（%6。0f%9。0f6cn”，Used_Tablei.address,Used_Tablei。length， Used_Tablei.flag); break； default：cout”请输入正确的选项！includestdlib。h#includeconio。h#includestring。h#define getpch(type) (type）malloc(sizeof(type)）/define NULL 0/struct table char name10； char state； /* D（分配） or N(空闲)/ int size； /*分区大小*/ int addr； /*起始地址/ struct table next； struct table *prev；*tab=NULL，*p；typedef struct table TABLE;UI()printf（n）； printf(” 首次适应算法 n”); printf( n); printf（” 计科3班 顾志祥 20101308103 n）; printf(n”）;recycle(char n10）TABLE pr=NULL；for（pr=tab；pr!=NULL;pr=pr-next）if（！strcmp（pr-name，n)&pr-state=D)if(prprev!=NULL&prprevstate=N) /回收区的前一分区空闲*/if(prnext-state=N) /回收区的前后分区都空闲*/prstate=N;pr-prev-size+=(prsize+pr-next-size)； /合并分区大小/prprevnext=prnextnext； /*删除回收分区及其后一空闲分区表项/prnextnext-prev=prprev；return 0；else prstate=N；pr-prev-size+=prsize;prnextprev=prprev;prprev-next=pr-next;return 0；else if（pr-next!=NULL&prnext-state=N)prstate=N；pr-size+=pr-nextsize;if(pr-nextnext!=NULL)prnextnextprev=pr；prnext=prnext-next；else prnext=NULL;return 0；if(pr=NULL） printf（错误！此分区不存在或未分配作业或前后分区都不空闲!n）; else printf（”分区s回收完毕！n,prname）;return 0；allocate(int s)TABLE pt=NULL，q;for（pt=tab;pt!=NULL;pt=ptnext）if(ptsize=s&pt-state=N）ptstate=D;if(pt-sizes）q=getpch(TABLE）;printf（”请输入分割出的分区ID:n); scanf（s，q-name);qsize=ptsizes; /*分割分区*/ptsize=q-size;q-state=N;qaddr=pt-addr+ptsize;if（ptnext！=NULL）pt-next-prev=q； /*在空闲链中插入新的分区*/q-next=pt-next;ptnext=q;q-prev=pt;return 0；pt-next=q；qprev=pt;q-next=NULL;return 0；/*for/printf（没有合适的分区，此次分配失败！n”）;return 0；display(） TABLE *pt=tab； if（pt=NULL) return 0； printf(-空闲分区情况-n”); printf（IDt状态t大小t起始地址n); while(pt！=NULL) printf(”2st%3ct%3dt5dn”,ptname,pt-state，pt-size，pt-addr); pt=ptnext； return 0;sorttable(） /*分区按升序排列*/ TABLE *first， second； if(tab=NULL) p-next=tab; tab=p; else first=tab； second=firstnext; while（second！=NULL） first=first-next; second=second-next; first-next=p; InitTab() int num; int i，paddr=0； TABLE *pn; /指向前一结点*/ pn=NULL； printf（”t-Initialize table-nn)； printf(”请输入分区个数:n”）; scanf（”%d，num); for(i=0；iname）； p-state=N； printf(输入分区大小:n”); scanf(”d，&psize)； paddr=paddr; paddr=paddr+p-size; p-prev=pn; pn=p； pnext=NULL; sorttable（）; /* 按分区起始地址排序*/ main()int ch=1；int size;char name10，c=y;UI（)； InitTab（）；system（cls”）;UI()； display(）； getch（);system(cls);while（c！=nc!=N） UI（);printf(”选择你要进行的操作n1-分配作业n2-回收分区n0/其他-退出nn)；scanf（”%d,&ch);system（”cls）;switch（ch）case 1： UI()；display();printf（请输入作业大小：n”)；scanf(”d”，size）；allocate(size);break;case 2:UI();display()；printf（请输入待回收分区的ID:n）;scanf（s”，name);recycle(name)；break;case 0:default ：exit(0）;display（)；printf(是否继续？y/nn)； c=getch（);system（”cls）；截图：五、实验小结此次实验， 动手实践模拟在连续分配与分页管理两种方式下，主存空间的分配与回收,加深了解存储器管理的工作过程。尝试采用首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法其中的一种或多种算法实现动态分区分配,分页式主存管理系统等等.实验过程中，深刻了解了分页式与连续式之间的区别与相似处，更好的对主存管理、回收、装入等等有了更加深入的了解.