武漢理工大學(xué)操作系統(tǒng)課內(nèi)實踐報告

1、武漢理工大學(xué)操作系統(tǒng)課內(nèi)實踐說明書學(xué)生學(xué)號實踐課成績 課 內(nèi) 實 踐 實 踐 內(nèi) 容 請求頁式內(nèi)存管理的分配與回收 開 課 學(xué) 院 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 指導(dǎo)老師姓名 學(xué) 生 姓 名 學(xué)生專業(yè)班級 學(xué)年 第 一 學(xué)期目錄1設(shè)計目的、功能與要求21.1設(shè)計目的、功能21.2要求22問題的詳細描述、需求分析22.1問題的詳細描述22.2 需求分析33數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計（功能與框圖、功能模塊說明）33.1 算法分析33.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)33.3模塊說明43.3.1 主函數(shù)43.3.2 功能函數(shù)54開發(fā)工具及源程序的主要部分（需對主要代碼段附文字注釋）54.1開發(fā)平臺54.2 源程序的主要部分55測試用例

2、、運行結(jié)果與運行情況分析85.1測試方法85.2測試結(jié)果86自我評價與總結(jié)117參考文獻11請求頁式內(nèi)存管理的分配與回收1設(shè)計目的、功能與要求1.1設(shè)計目的、功能 模擬實現(xiàn)內(nèi)存管理的分配與回收功能，掌握內(nèi)存管理的相關(guān)內(nèi)容，對內(nèi)存的分配與回收有深入的理解。1.2要求 （1）任選一種計算機高級語言編程實現(xiàn) （2）選擇一種內(nèi)存管理方案：動態(tài)分區(qū)式、請求頁式、段式、段頁式等 （3）能夠輸入給定的內(nèi)存大小，進程的個數(shù)，每個進程所需內(nèi)存空間大小 （4）能夠選擇分配 / 回收操作 （5）能夠顯示進程在內(nèi)存的存儲地址、大小等 （6）顯示每次完成內(nèi)存分配或回收后內(nèi)存空間的使用情況2問題的詳細描述、需求分析2.1

3、問題的詳細描述 利用c+語言設(shè)計程序，模擬頁式內(nèi)存管理的過程。頁式管理是一種內(nèi)存空間存儲管理的技術(shù)，頁式管理分為靜態(tài)頁式管理和動態(tài)頁式管理?；驹硎菍⒏鬟M程的虛擬空間劃分成若干個長度相等的頁，頁式管理把內(nèi)存空間按頁的大小劃分成片或者頁面，然后把頁式虛擬地址與內(nèi)存地址建立一一對應(yīng)頁表，并用相應(yīng)的硬件地址變換機構(gòu)，來解決離散地址變換問題。頁式管理采用請求調(diào)頁或預(yù)調(diào)頁技術(shù)實現(xiàn)了內(nèi)外存存儲器的統(tǒng)一管理。 靜態(tài)分頁管理的第一步是為要求內(nèi)存的作業(yè)或進程分配足夠的頁面。系統(tǒng)通過存儲頁面表、請求表以及頁表來完成內(nèi)存的分配工作。頁表指的是內(nèi)存中的一塊固定存儲區(qū)。頁式管理時每個進程至少有一個頁表。請求表指的是用

4、來確定作業(yè)或進程的虛擬空間的各頁在內(nèi)存中的實際對應(yīng)位置；另外整個系統(tǒng)有一個存儲頁面表，描述了物理內(nèi)存空間的分配使用狀況。2.2 需求分析 模擬設(shè)計頁式內(nèi)存管理的分配與回收要求能夠滿足如下的要求:(1) 輸入給定的內(nèi)存大小、當(dāng)前進程的大小、分配的頁面數(shù)量及頁面的執(zhí)行順序，能夠選擇分配 / 回收操作；(2) 使用內(nèi)存管理方案：請求頁式管理；(3) 要求當(dāng)進程提出申請空間的大小后，顯示能否滿足申請，顯示每次完成內(nèi)存分配或回收后內(nèi)存空間的使用情況。3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計（功能與框圖、功能模塊說明）3.1 算法分析 首先，請求表給出進程或作業(yè)要求的頁面數(shù)。然后，由存儲頁面表檢查是否有足夠的空閑頁面，如果沒

5、有，則本次無法分配。如果有則首先分配設(shè)置頁表，并請求表中的相應(yīng)表項后，按先來先服務(wù)算法搜索出所要求的空閑頁面，并將對應(yīng)的頁好填入頁表中。3.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)頁式管理把內(nèi)存空間按頁的大小劃分成片或者頁面，再按照一定的規(guī)律建立起頁表，并通過請求表將分配內(nèi)容顯示出來，將頁表和請求表的內(nèi)容使用結(jié)構(gòu)體定義如下： typedef struct int use;/0表示沒被用 int name;/name表示被哪個進程占用 node; typedef struct int size;/表示進程的大小 int name;/表示進程號 progress;定義內(nèi)存總大?。簊ize定義當(dāng)前進程大小：pro.size 定

6、義內(nèi)存頁面數(shù)：int pagenum 定義塊的數(shù)量：kuai定義進程個數(shù)：int pnum定義進程的編號：num定義刪除進程的編號：shanchunum框圖如下：3.3模塊說明 3.3.1 主函數(shù) 整個程序由兩個函數(shù)組成，主函數(shù)運行了程序中的功能函數(shù)，包含對整個內(nèi)存基本信息的輸入，并實現(xiàn)了內(nèi)存的分配與回收。 3.3.2 功能函數(shù) 功能函數(shù)：void action(int a,int b,int num)，使用先進先出頁面淘汰算法(FIFO)對頁面進行置換。4開發(fā)工具及源程序的主要部分（需對主要代碼段附文字注釋）4.1開發(fā)平臺(1) 使用系統(tǒng)：Windows 7(2) 使用語言：C+(3) 開發(fā)

7、工具：Visual Studio 20104.2 源程序的主要部分 主函數(shù)部分代碼：cout << "該進程已經(jīng)被分為" << pronum.size << "個頁面，請輸入頁面的執(zhí)行順序：" << endl;cin>>pagenum0;for(i=1;pagenumi-1!=0;i+)cin>>pagenumi;count=i-1;action(pagenum, kuai, count);for(i=0;i<30;i+)pagenumi=0;tem = pronum.size

8、;for (i = 0; i < size; i+)if (tem != 0)if (neicuni.use = 0)neicuni.use = 1; = num;tem-;elsecontinue;elsebreak; num+;cout << "內(nèi)存占用情況為：" << endl;cout << "內(nèi)存號 進程號" << endl;功能函數(shù)：void action(int a,int b,int num) /使用先進先出頁面淘汰算法對頁面進行置換int i,count=2;

9、bool flag=true;cout << "執(zhí)行順序為：" << endl;for (i = 0; i < 3; i+) /只使用三塊物理內(nèi)存塊bi = ai;cout << "1 2 3" << endl;cout << b0 << endl;cout << b0 << " " << b1 << endl;cout << b0 << " " << b

10、1 <<" "<<b2<< endl;for (i = 3; i < num; i+)flag=true;for(int j=0;j<3;j+)if(bj=ai)flag=false;break;if(flag=false)cout << b0 << " " << b1 << " " << b2 << endl;continue;elsecount=count+1;bcount%3 = ai;cout <<

11、; b0 << " " << b1 << " " << b2 << endl;5測試用例、運行結(jié)果與運行情況分析5.1測試方法 假定內(nèi)存的大小為100，輸入第一個進程的大小為30，采用先進先出淘汰算法進行置換，輸出頁面執(zhí)行順序。輸入第二個進程大小為50，并同樣采用先進先出算法置換，當(dāng)輸入第三個進程大小為30時，顯示進程分配失敗。5.2測試結(jié)果 6自我評價與總結(jié) 本次課內(nèi)實踐旨在模擬實現(xiàn)內(nèi)存管理的分配與回收功能，掌握內(nèi)存管理的相關(guān)內(nèi)容，對內(nèi)存的分配與回收有深入的理解。通過本次課內(nèi)實踐，我不僅加深了

12、對頁式管理的理解，也提高了自己的編程能力。編程是個長久的過程，平時要多去動手實踐，提高自己分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。做了這么多次的課內(nèi)實踐，大致的過程都熟悉了，每次的動手實踐，都調(diào)動了我主動學(xué)習(xí)的積極性，并引導(dǎo)我根據(jù)實際編程要求，訓(xùn)練自己實際分析問題的能力及編程能力，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。 在編寫程序的過程中，我還翻閱了一些課外資料，并更加詳細的閱讀了課本，保證在頁式管理基本原理透徹了解情況下進行設(shè)計，事半功倍，讓我認識到磨刀不誤砍柴工的道理。7參考文獻（1） 計算機操作系統(tǒng)教程（第3版） 張堯?qū)W 史美林 張高編著（2） C+ Primer第六版 B.Lippman著（3） 深入解析Windows操作系統(tǒng) M.Russunovich著 潘愛民譯本科