計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-內(nèi)存管理

1、操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)（內(nèi)存管理）班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)老師：一、設(shè)計(jì)目的操作系統(tǒng)課程主要講述的內(nèi)容是多道操作系統(tǒng)的原理與技術(shù)，與其它計(jì)算機(jī)原理、編譯原理、匯編語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)等專業(yè)課程關(guān)系十分密切。本課程設(shè)計(jì)的目的綜合應(yīng)用學(xué)生所學(xué)知識(shí)，建立系統(tǒng)和完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念，理解和鞏固操作系統(tǒng)基本理論、原理和方法，掌握操作系統(tǒng)開發(fā)的基本技能。二、設(shè)計(jì)題目操作系統(tǒng)模擬軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)三、設(shè)計(jì)內(nèi)容（內(nèi)存部分）模擬各種內(nèi)存分配算法及回收過程，并能動(dòng)態(tài)演示。結(jié)合進(jìn)程調(diào)度算法，能為進(jìn)程模擬分配內(nèi)存，并設(shè)計(jì)一個(gè)跟蹤該內(nèi)存模擬分配的進(jìn)程或線程，記錄內(nèi)存分配的結(jié)果四、設(shè)計(jì)的步驟（內(nèi)存部分）1總體設(shè)計(jì)：存儲(chǔ)管理：

2、功能描述：存儲(chǔ)管理負(fù)責(zé)完成對(duì)內(nèi)存存儲(chǔ)器的地址轉(zhuǎn)換，采用最優(yōu)適應(yīng)算法完成對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器進(jìn)行分配與去配，解決多用戶對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器的共享和保護(hù)，通過軟件手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)充。簡(jiǎn)要描述：可變分區(qū)管理方式預(yù)先不將內(nèi)存劃分成幾個(gè)區(qū)域，而將內(nèi)存除操作系統(tǒng)占用區(qū)域外的空間看作一個(gè)大的空閑區(qū)。存儲(chǔ)管理部分，系統(tǒng)為提供了存儲(chǔ)管理界面，用戶可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)存空間的管理、內(nèi)存分配、內(nèi)存回收和存儲(chǔ)保護(hù)操作。 事件流 當(dāng)用戶請(qǐng)求管理內(nèi)存分配時(shí)，啟用該用例，系統(tǒng)顯示內(nèi)存分配,內(nèi)存回收和內(nèi)存存儲(chǔ)保護(hù)。當(dāng)用戶請(qǐng)求內(nèi)存分配時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行內(nèi)存的分配；當(dāng)用戶內(nèi)存使用完成后，系統(tǒng)執(zhí)行內(nèi)存的回收。內(nèi)存分配出現(xiàn)問題時(shí)，需要執(zhí)行對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器的保護(hù)。

3、用例圖子用例圖內(nèi)存空間的分配功能描述： 源程序經(jīng)過編譯、鏈接、并裝入內(nèi)存后才能運(yùn)行。內(nèi)存空間的分配即對(duì)內(nèi)存空閑區(qū)的分配。簡(jiǎn)要描述： 可變分區(qū)管理方式預(yù)先不將內(nèi)存劃分成幾個(gè)區(qū)域，而將內(nèi)存除操作系統(tǒng)占用區(qū)域外的空間看作一個(gè)大的空閑區(qū)。當(dāng)作業(yè)要求裝入內(nèi)存時(shí)，根據(jù)作業(yè)需要內(nèi)存空間的大小查詢內(nèi)存內(nèi)各個(gè)空閑區(qū)，當(dāng)內(nèi)存空間中找到一個(gè)大于或等于該作業(yè)大小的內(nèi)存空閑區(qū)時(shí)，選擇其中一個(gè)空閑區(qū)，按作業(yè)需求量劃出一個(gè)分區(qū)裝入該作業(yè)。事件流 當(dāng)用戶請(qǐng)求管理內(nèi)存回收時(shí)，啟用該用例，系統(tǒng)顯示內(nèi)存分配,內(nèi)存回收和內(nèi)存存儲(chǔ)保護(hù)。當(dāng)用戶請(qǐng)求內(nèi)存分配時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行內(nèi)存的分配；當(dāng)用戶內(nèi)存使用完成后，系統(tǒng)執(zhí)行內(nèi)存的回收。內(nèi)存分配出現(xiàn)問題

4、時(shí)，需要執(zhí)行對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器的保護(hù)。內(nèi)存空間的分配圖內(nèi)存空間的回收功能描述：實(shí)現(xiàn)回收時(shí)，將作業(yè)歸還區(qū)域在已分配表中找到.將欄目狀態(tài)變?yōu)榭?然后檢查空閑區(qū)表中標(biāo)志為“未分配”的欄目.查找是否有相鄰空閑區(qū)；最后，合并空閑區(qū)，修改空閑區(qū)表。完成內(nèi)存空間回收.簡(jiǎn)要描述： 可變分區(qū)方式下回收內(nèi)存空間時(shí)，首先將作業(yè)歸還的區(qū)域在與分配表中找到，將該欄目的狀態(tài)變?yōu)椤翱铡?；然后，檢查空閑區(qū)表中標(biāo)志為“未分配”的欄目，找到是否有相鄰的空閑區(qū)；最后，合并空閑區(qū)，修改空閑區(qū)表。 事件流 當(dāng)用戶請(qǐng)求管理內(nèi)存分配時(shí)，啟用該用例，系統(tǒng)顯示內(nèi)存分配,內(nèi)存回收和內(nèi)存存儲(chǔ)保護(hù)。當(dāng)用戶請(qǐng)求內(nèi)存分配時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行內(nèi)存的分配；當(dāng)用戶內(nèi)存使用完

5、成后，系統(tǒng)執(zhí)行內(nèi)存的回收。內(nèi)存分配出現(xiàn)問題時(shí)，需要執(zhí)行對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器的保護(hù)。內(nèi)存空間的回收2.詳細(xì)設(shè)計(jì)VeriableIndex類概述：這個(gè)類封裝了變量到內(nèi)存地址的映射關(guān)系，variable代表變量，index代變量在內(nèi)存中的地址。作用：當(dāng)用戶的程序要運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)將為用戶定義的變量分配內(nèi)存空間，并把每個(gè)變量的名字與它的地址封裝在一個(gè)VeriableIndex類型的對(duì)象中，然后將這些VeriableIndex對(duì)象加入到一個(gè)隊(duì)列中，當(dāng)執(zhí)行到改變變量值的語(yǔ)句時(shí)，就查詢這個(gè)隊(duì)列并找到相應(yīng)變量對(duì)應(yīng)的VeriableIndex對(duì)象，然后取出這個(gè)對(duì)象中保存的內(nèi)存地址，再在內(nèi)存中按此地址讀出變量的值，接下來執(zhí)行相

6、應(yīng)的操作后再放回到內(nèi)存中去。舉例說明：假如用戶定義的程序段如下：VeriableIndex對(duì)象隊(duì)列的指針將會(huì)被保存在PCB（進(jìn)程控制塊）中。VeriableIndex隊(duì)列的內(nèi)容如下：X=5;X+;Y=6;Z=6;Y+;End;VeribaleIndexOne VeriableIndexTwo VeriableIndexThreeZ Z地址Y Y地址X x地址DataTable類這個(gè)類實(shí)際上是構(gòu)造了一個(gè)VeriableIndex的隊(duì)列，這樣為每一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建VeriableIndex隊(duì)列的時(shí)候便省去了很多不必要的麻煩。DataTable類這個(gè)類實(shí)際上是構(gòu)造了一個(gè)VeriableIndex的隊(duì)列，這

7、樣為每一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建VeriableIndex隊(duì)列的時(shí)候便省去了很多不必要的麻煩。Memory類概述：該類是為模擬內(nèi)存而創(chuàng)建的，為了實(shí)現(xiàn)方便我們用了一個(gè)String類型的數(shù)組來模擬內(nèi)存的大小，另外設(shè)置了一個(gè)PCB類型的數(shù)組來模擬系統(tǒng)區(qū)，系統(tǒng)區(qū)的大小正好可以容納10個(gè)進(jìn)程控制塊。功能：響應(yīng)用戶申請(qǐng)PCB以及內(nèi)存空間的請(qǐng)求，內(nèi)存分配算法采用首次適應(yīng)算法，用動(dòng)態(tài)分區(qū)加以管理。具體來說，當(dāng)用戶申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，如果尚有可以分配的內(nèi)存空間則相應(yīng)的方法會(huì)返回一個(gè)只包含兩個(gè)元素的一維數(shù)組，數(shù)組的第一個(gè)元素是予以的內(nèi)存的首地址，第二個(gè)元素是空間的大??；如果沒有可以分配的內(nèi)存空間則相應(yīng)的方法會(huì)返回一個(gè)null值等待進(jìn)一

8、步的處理。當(dāng)用戶申請(qǐng)PCB時(shí)過程類似不再贅述。另外Memory類提供了對(duì)已經(jīng)分配出去的PCB與內(nèi)存空間進(jìn)行回收的功能。當(dāng)需要這些功能時(shí)調(diào)用相應(yīng)的方法即可。PCB類概述：主要是為了模擬進(jìn)程控制塊，其中包含了進(jìn)程標(biāo)示符信息、進(jìn)程控制信息、進(jìn)程調(diào)度信息、處理機(jī)狀態(tài)信息。為了方便起見，我們已經(jīng)將它的所有實(shí)例域的訪問性設(shè)為public。此類沒有提供任何的構(gòu)造方法，但是這絲毫不會(huì)影響到后繼類對(duì)它的使用。鑒于篇幅我們?cè)谶@里不便說明其中的原因?？梢圆殚営嘘P(guān)JAVA中訪問控制的相關(guān)章節(jié)。MemoryPanel類此類的設(shè)計(jì)目的是為了利于實(shí)現(xiàn)界面設(shè)計(jì)，它有一個(gè)Memory類型的私有實(shí)例域代表內(nèi)存，而它的所有方法都是

9、靜態(tài)的，這樣做的一個(gè)好處就是調(diào)用它的方法時(shí)無須構(gòu)造一個(gè)對(duì)象，這就類似于C中的全局函數(shù)，在任何時(shí)候任何地方都能夠被我們調(diào)用，我們應(yīng)該注意到這些方法的簽名與Memory中的對(duì)應(yīng)方法相同，實(shí)際上他們正是間接調(diào)用了Memory中的相應(yīng)方法。從某種意義上說，它的設(shè)計(jì)只是為了給我們使用Memory中的方法提供一種方便。對(duì)內(nèi)存單元的外觀顯示我們是借助JButton來實(shí)現(xiàn)的，選用它有兩個(gè)好處，一個(gè)是它的外觀小巧精致，利于實(shí)現(xiàn)美觀大方的界面。二是它除了可以設(shè)置背景顏色還可以設(shè)置內(nèi)容顯示，可以隨時(shí)把內(nèi)存單元中的內(nèi)容作為一個(gè)字符串顯示在JButton上，這樣可以使我們的模擬操作系統(tǒng)更加形象地展現(xiàn)真實(shí)的操作系統(tǒng)是怎樣訪問內(nèi)存單元的。當(dāng)對(duì)內(nèi)存單元進(jìn)行讀寫時(shí)，相應(yīng)的單元會(huì)通過動(dòng)畫來展示系統(tǒng)正在讀或者寫這個(gè)單元。3.運(yùn)行界面：五：設(shè)計(jì)心得在這次課程設(shè)計(jì)中，我們的收獲應(yīng)該說是非常大的。在今后的學(xué)習(xí)中，一定要擴(kuò)大自己的知識(shí)面，如：多從網(wǎng)上尋找可實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目，同學(xué)之間組成團(tuán)隊(duì)，多學(xué)習(xí)，自己用代碼實(shí)現(xiàn)；還有就是要精通一們語(yǔ)言，熟練掌握其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，算法思想，以至于能夠熟