模擬設計動態(tài)分區(qū)存儲管理的分配與回收

學號：課程設計題目模擬設計動態(tài)分區(qū)存儲管理的分配與回收學院計算機科學與技術學院專業(yè)計算機科學與技術班級姓名指導教師2011年01月20日課程設計任務書學生姓名：專業(yè)班級：計算機指導教師：工作單位：計算機科學與技術學院題目:模擬設計動態(tài)分區(qū)存儲管理的分配與回收初始條件：1．預備內容：閱讀操作系統(tǒng)的內存管理章節(jié)內容，理解動態(tài)分區(qū)的思想，并體會動態(tài)分區(qū)主存的分配的具體實施方法。2．實踐準備：掌握一種計算機高級語言的使用。要求完成的主要任務:〔包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求〕1．采用動態(tài)分區(qū)管理方案實施內存分配和回收。能夠處理以下的情形⑴能夠輸入給定的內存大小，進程的個數(shù)，每個進程所需內存空間的大??；⑵當某進程提出申請空間的大小后，顯示能否滿足申請，以及為該進程分配資源后有關內存空間使用的情況；⑶當某進程撤消時，顯示內存回收后內存空間的使用情況。能夠處理以下的情形：主存回收函數(shù)實現(xiàn)：有上鄰空閑區(qū)和下鄰空閑區(qū)，它們與回收區(qū)的合并；有上鄰空閑區(qū)，無下鄰空閑區(qū)，回收區(qū)與上鄰空閑區(qū)的合并；無上鄰空閑區(qū)，有下鄰空閑區(qū)，回收區(qū)與下鄰空閑區(qū)的合并。2．設計報告內容應說明：⑴課程設計目的與功能；⑵需求分析，數(shù)據(jù)結構或模塊說明(功能與框圖)；⑶源程序的主要局部；⑷測試用例，運行結果與運行情況分析；⑸自我評價與總結：=1\*romani〕你認為你完成的設計哪些地方做得比擬好或比擬出色；=2\*romanii〕什么地方做得不太好，以后如何改正；=3\*romaniii〕從本設計得到的收獲〔在編寫，調試，執(zhí)行過程中的經(jīng)驗和教訓〕；=4\*romaniv〕完成此題是否有其他的其他方法〔如果有，簡要說明該方法〕；=5\*romanv〕對實驗題的評價和改良意見，請你推薦設計題目。時間安排：設計安排一周：周1、周2：完成程序分析及設計。周2、周3：完成程序調試及測試。周4、周5：驗收、撰寫課程設計報告。〔考前須知：嚴禁抄襲，一旦發(fā)現(xiàn)，抄與被抄的一律按0分記〕指導教師簽名：年月日系主任〔或責任教師〕簽名：年月日模擬設計動態(tài)分區(qū)存儲管理的分配與回收1.課程設計目的與功能1.1課程設計的目的深入了解動態(tài)分區(qū)存儲管理方式的主存分配回收的實現(xiàn)。1.2課程設計的功能1.能夠輸入給定的內存大小，進程的個數(shù)，每個進程所需內存空間的大??；2.當某進程提出申請空間的大小后，顯示能否滿足申請，以及為該進程分配資源后有關內存空間使用的情況；3.當某進程撤消時，顯示內存回收后內存空間的使用情況。能夠處理以下的情形：主存回收函數(shù)實現(xiàn)：有上鄰空閑區(qū)和下鄰空閑區(qū)，它們與回收區(qū)的合并；有上鄰空閑區(qū)，無下鄰空閑區(qū)，回收區(qū)與上鄰空閑區(qū)的合并；無上鄰空閑區(qū)，有下鄰空閑區(qū)，回收區(qū)與下鄰空閑區(qū)的合并。2.需求分析，數(shù)據(jù)結構或模塊說明2.1需求分析動態(tài)分區(qū)管理方式預先不將主存劃分成幾個區(qū)域，而把主存除操作系統(tǒng)占區(qū)域外的空間看作一個大的空閑區(qū)。當作業(yè)要求裝入主存時，根據(jù)作業(yè)需要的主存空間的大小查詢主存內各個空閑區(qū)，當從主存空間中找到一個大于或等于該作業(yè)大小的主存空閑區(qū)時，選擇其中一個空閑區(qū)，按作業(yè)需求量劃出一個分區(qū)裝入該作業(yè)。作業(yè)執(zhí)行完后，它所占的主存分區(qū)被收回，成為一個空閑區(qū)。如果該空閑區(qū)的相鄰分區(qū)也是空閑區(qū)，那么需要將相鄰空閑區(qū)合并成一個空閑區(qū)。實現(xiàn)動態(tài)分區(qū)的分配和回收，主要考慮的問題有三個：第一，設計記錄主存使用情況的數(shù)據(jù)表格，用來記錄空閑區(qū)和作業(yè)占用的區(qū)域；第二，在設計的數(shù)據(jù)表格根底上設計主存分配算法；第三，在設計的數(shù)據(jù)表格根底上設計主存回收算法。實驗中主存分配算法采用“最優(yōu)適應”算法。最優(yōu)適應算法是按作業(yè)要求挑選一個能滿足作業(yè)要求的最小空閑區(qū)，這樣保證可以不去分割一個大的區(qū)域，使裝入大作業(yè)時比擬容易得到滿足。但是最優(yōu)適應算法容易出現(xiàn)找到的一個分區(qū)可能只比作業(yè)所要求的長度略大一點的情況，這時，空閑區(qū)分割后剩下的空閑區(qū)就很小，這種很小的空閑區(qū)往往無法使用，卻影響了主存的使用。為了一定程度上解決這個問題，如果空閑區(qū)的大小比作業(yè)要求的長度略大一點，不再將空閑區(qū)分成已分分區(qū)和空閑區(qū)兩局部，而是將整個空閑區(qū)分配給作業(yè)。在實現(xiàn)最優(yōu)適應算法時，可把空閑區(qū)按長度以遞增方式登記在空閑區(qū)表中。2.2結構說明分區(qū)說明表structPST{//partitionspecificationtableintid;//分區(qū)號intaddr;//起始地址intsize;//分區(qū)長度Statusstate;//狀態(tài)};2.1.2雙向鏈structNode{//雙向鏈表結點PSTdata;Node*back;//前驅Node*next;//后繼Node(){back=NULL;next=NULL;} Node(intid,intsize) { data.ID=id; data.size=size; back=NULL; next=NULL; }};2.1.3StatusFFA(intid,intsize){//headfitalgorithm Node*temp=newNode(id,size); temp->data.state=BUSY; Node*cur=head->next; while(cur) { if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size==size) {//如果空閑塊大小剛好與請求大小相等,直接分配 cur->data.ID=id; cur->data.state=BUSY; returnOK; break; } if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>size) {//如果大于 temp->back=cur->back; temp->next=cur; cur->back->next=temp; temp->data.addr=cur->data.addr; cur->back=temp; cur->data.addr=cur->data.addr+size; cur->data.size=cur->data.size-size; returnOK; break; } cur=cur->next; } returnERROR;}2.1.4StatusBFA(intid,intsize){//bestfitalgorithm Node*temp=newNode(id,size); temp->data.state=BUSY; intmin;//記錄符合滿足請求的最小空閑塊大小 Node*fit;//指向采用最正確適應算法的插入位置 Node*cur=head->next; while(cur) {//取得第一個可以分配的位置〔不一定是最正確位置〕 if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>=size) { fit=cur; min=cur->data.size-size; break; } cur=cur->next; } while(cur) { if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size==size) {//如果相等直接分配 cur->data.state=BUSY; cur->data.ID=id; returnOK; break; } if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>size) {//獲取最正確位置 if(cur->data.size-size<min) { min=cur->data.size-size; fit=cur; } } cur=cur->next; } if(fit) {//假設最正確，插入 temp->back=fit->back; temp->next=fit; fit->back->next=temp; temp->data.addr=fit->data.addr; fit->back=temp; fit->data.addr=fit->data.addr+size; fit->data.size=fit->data.size-size; returnOK; } else returnERROR;}2.1.5StatusWFA(intid,intsize){//worstfitalgorithm Node*temp=newNode(id,size); temp->data.state=BUSY; intmax;//記錄符合滿足請求的最小空閑塊大小 Node*fit;//指向采用最壞適應算法的插入位置 Node*cur=head->next; while(cur) {//取得第一個可以分配的位置〔不一定是最正確位置〕 if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>=size) { fit=cur; max=cur->data.size-size; break; } cur=cur->next; } while(cur) {/* if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size==size) {//如果相等直接分配 cur->data.state=BUSY; cur->data.ID=id; returnOK; break; } */ if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>size) {//獲取最正確位置 if(cur->data.size-size>max) { max=cur->data.size-size; fit=cur; } } cur=cur->next; } if(fit) {//假設最正確，插入 temp->back=fit->back; temp->next=fit; fit->back->next=temp; temp->data.addr=fit->data.addr; fit->back=temp; fit->data.addr=fit->data.addr+size; fit->data.size=fit->data.size-size; returnOK; } else returnERROR;}2.3結構框圖圖13.源程序#include<iostream>usingnamespacestd;//#defineMAX_LEN1024//定義內存大小，1024字節(jié)enumStatus{FREE,BUSY,OK,ERROR};structPST{//partitionspecificationtableintID;//分區(qū)號 intaddr;//起始地址intsize;//分區(qū)長度 Statusstate;//狀態(tài)};structNode{//雙向鏈表結點 PSTdata;Node*back;//前驅Node*next;//后繼Node() { back=NULL; next=NULL;} Node(intid,intsize) { data.ID=id; data.size=size; back=NULL; next=NULL; }};intarea;//輸入內存空間Node*head,*last;voidInit(intarea){ head=newNode();last=newNode(); head->next=last; last->back=head; last->data.addr=0; last->data.ID=0; last->data.size=area;last->data.state=FREE;}StatusFFA(intid,intsize){//headfitalgorithmNode*temp=newNode(id,size); temp->data.state=BUSY; Node*cur=head->next;while(cur){if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size==size){//如果空閑塊大小剛好與請求大小相等,直接分配cur->data.ID=id;cur->data.state=BUSY;returnOK;break; } if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>size) {//如果大于temp->back=cur->back;temp->next=cur;cur->back->next=temp;temp->data.addr=cur->data.addr;cur->back=temp;cur->data.addr=cur->data.addr+size;cur->data.size=cur->data.size-size;returnOK;break;} cur=cur->next;} returnERROR;}StatusBFA(intid,intsize){//bestfitalgorithm Node*temp=newNode(id,size);temp->data.state=BUSY;intmin;//記錄符合滿足請求的最小空閑塊大小Node*fit;//指向采用最正確適應算法的插入位置Node*cur=head->next;while(cur){//取得第一個可以分配的位置〔不一定是最正確位置〕if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>=size){fit=cur;min=cur->data.size-size;break; }cur=cur->next; }while(cur) { if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size==size) {//如果相等直接分配cur->data.state=BUSY;cur->data.ID=id;returnOK;break; } if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>size){//獲取最正確位置if(cur->data.size-size<min){min=cur->data.size-size;fit=cur;} } cur=cur->next; }if(fit) {//假設最正確，插入 temp->back=fit->back; temp->next=fit; fit->back->next=temp; temp->data.addr=fit->data.addr; fit->back=temp;fit->data.addr=fit->data.addr+size; fit->data.size=fit->data.size-size; returnOK; }elsereturnERROR;}StatusWFA(intid,intsize){//worstfitalgorithmNode*temp=newNode(id,size); temp->data.state=BUSY;intmax;//記錄符合滿足請求的最小空閑塊大小 Node*fit;//指向采用最壞適應算法的插入位置 Node*cur=head->next; while(cur) {//取得第一個可以分配的位置〔不一定是最正確位置〕if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>=size){fit=cur;max=cur->data.size-size;break;} cur=cur->next; }while(cur){/*if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size==size) {//如果相等直接分配cur->data.state=BUSY;cur->data.ID=id;returnOK;break;}*/if(cur->data.state==FREE&&cur->data.size>size){//獲取最正確位置if(cur->data.size-size>max){max=cur->data.size-size;fit=cur;}}cur=cur->next; } if(fit) {//假設最正確，插入 temp->back=fit->back;temp->next=fit; fit->back->next=temp; temp->data.addr=fit->data.addr; fit->back=temp; fit->data.addr=fit->data.addr+size;fit->data.size=fit->data.size-size; returnOK;} elsereturnERROR;}voidFree(intid){Node*cur=head;while(cur){if(cur->data.ID==id){cur->data.state=FREE;cur->data.ID=FREE;if(cur->back->data.state==FREE)//與前面的空閑塊相連{cur->back->data.size+=cur->data.size;cur->back->next=cur->next;cur->next->back=cur->back;}if(cur->next->data.state==FREE)//與后面的空閑塊相連{cur->data.size+=cur->next->data.size;cur->next->next->back=cur->back;cur->back->next=cur->next;}break;}cur=cur->next;}}StatusAssign(intchoice){ intid,size; cout<<"請輸入?yún)^(qū)號:"; cin>>id; cout<<endl<<"請輸入分區(qū)長度(KB):"; cin>>size; if(size<=0) { cout<<"輸入錯誤!"<<endl; returnERROR; } if(choice==1) { if(FFA(id,size)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl; else cout<<"分配失??！"<<endl; } elseif(choice==2) { if(BFA(id,size)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl; else cout<<"分配失敗！"<<endl; } elseif(choice==3) { if(WFA(id,size)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl; else cout<<"分配失敗！"<<endl; } else returnERROR;}voidShow(){ Node*cur=head->next; while(cur) { cout<<"***********************************"<<endl; cout<<"區(qū)號:"; if(cur->data.ID==FREE) cout<<"無"<<endl; else cout<<cur->data.ID<<endl; cout<<"起始地址:"<<cur->data.addr<<endl; cout<<"分區(qū)長度:"<<cur->data.size<<endl; cout<<"狀態(tài):"; if(cur->data.state==BUSY) cout<<"已分配"<<endl; else cout<<"未分配"<<endl; cur=cur->next; }}intmain(){ cout<<"動態(tài)分區(qū)分配方式的模擬"<<endl; cout<<"********************************************"<<endl; cout<<"請輸入內存大小(KB):"; cin>>area; while(area<=0) { cout<<"輸入錯誤，請重新輸入內存大小(KB)"; cin>>area; } while(1) { cout<<"********************************************"<<endl; cout<<"**1.FFA2.BFA3.WFA0.EXIT**"<<endl; cout<<"********************************************"<<endl; cout<<"請選擇:"; intch; cin>>ch; if(ch==0) { break; } Init(area); intchoice; while(1) { cout<<"********************************************"<<endl; cout<<"**1.分配2.回收3.查看0.退出**"<<endl; cout<<"********************************************"<<endl; cout<<"請輸入您的操作："; cin>>choice; if(choice==1) { cout<<"請輸入進程個數(shù)"; intnum; cin>>num; for(;num>0;num--) {