操作系统-存储器管理实验

存储器管理

一、目的
本课题实验的目的是，使学生实验存储器管理系统的设计方法；加深对所学各种存储器管理方案的了解；要求采用一些常用的存储器分配算法，设计一个存储器管理模拟系统并调试运行。
二、题目
存储器管理
三、要求及提示
1、要求采用一种常用的存储器分配算法，设计一个存储器管理模拟系统。允许进行多次的分配和释放，并可向用户反馈分配和释放情况及当前内存的情况；采用“命令菜单”选择和键盘命令输入的会话方式，根据输入请求调用分配模块，或回收模块，或内存查询模块，或最终退出系统。
2、编程实现。
3、工具：C 语言或其它高级语言
4、实验时间：2 学时
四、实验报告
1、写出存储器管理的思想。
2、画出算法流程图和设置的数据结构。
3、写出调试程序出现的问题及解决的方法。
4、打印实验报告及程序清单。
5、报告给出测试的结果。
五、范例
采用可变分区存储器管理方案的模拟系统。
1、问题描述
该模拟系统的外部特性与真实系统基本一样。存储分配算法采用首次适应法。用“拼，接”和“紧凑”技术来处理存储器碎片。
2、算法
存储分配算法采用首次适应（FF）法。根据指针 freep 查找自由链，当找到第一块可满足分配请求的空闲区时便分配之。当某空闲区被分配后的剩余空闲区空间大于规定的碎片最小容量 min 时，则形成一个较小的空闲区留在自由链中。回收时，根据 MAT 将指定分区链入自由链。若该分区有前邻或后邻空闲分区，则将他们拼接成一块加大的空闲区。当某个分配请求不能被满足，但此时系统中所有碎片总量满足分配请求的容量时，系统立即进入内存“紧凑”以消除碎片。即将各作业占用区集中下移到用户内存区的下部（高地址部分），形成一片连接的作业区，而在用户内存区的上部形成一块较大的空闲区。然后再进行分配。

本系统的主要程序模块包括：分配模块 ffallocation，回收模块 ffcolection，紧凑模块coalesce 及命令处理模块 menu。Menu 用以模拟系统的输入，采用“命令菜单”选择和键盘命令输入的会话方式，根据输入请求调用分配模块，或回收模块，或内存查询模块，或最终退出系统。

系统的主流程如图 3 所示。

3、数据结构
（1）自由链与区头。内存空闲区采用自由链结构。链首由 freep 指向，链中各个空闲区按地址递增次序排列。初启时整个用户内存区为一个空闲区。在每个空闲区首部设置一个区头（freearca）结构。区头信息包括：
size 空闲区大小（以字节计），包括区头所占空间；
next 前向链指针，指向下一个空闲区；
back 反向链指针，指向上一个空闲区；
address 本空闲区首地址。
（2）内存分配表 MAT。系统设置一个 MAT，每个运行作业都在 MAT 中占有一个表目，回收分区时清除相应表目。表目信息包括：
name 用户作业名；
length 作业区大小；
addr 作业区首地址；

4、程序清单

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>#define TOTAL 5000
#define SETADDRESS 2000
#define MIN 100
#define MAX 10typedef struct freearea
{   int address;int size;struct freearea  *next;struct freearea  *back;
}*freeptr;typedef struct  mat
{   char    name;int    address;int length;struct  mat *next;struct  mat *back;
}*jobptr;char string[10];
long totalfree;
char jobnumber;freeptr freep;
jobptr jobp;/********初始化**********/
int init()
{freep=(freeptr)malloc(sizeof(struct freearea));freep->size=TOTAL;freep->address=SETADDRESS;freep->next=NULL;freep->back=NULL;totalfree=TOTAL;jobp=NULL;jobnumber=0;return(0);
}/******分配模块*******/
int fengpei(int jl,char jn)
{freeptr fp;jobptr jp,jp1,jp2;jp2=(jobptr)malloc(sizeof(struct mat));if(totalfree<jl)  return(1);fp=freep;while(fp!=NULL){if(fp->size<jl)   fp=fp->next;else{jobnumber=jobnumber+1;totalfree=totalfree-jl;jp2->name=jn;jp2->length=jl;jp2->address=freep->address;if(jobp==NULL){   jp2->next=NULL;jp2->back=NULL;jobp=jp2;}else{jp=jobp;while(jp!=NULL&&(jp2->address<jp->address)){   jp1=jp;jp=jp->next;}jp2->next=jp;if(jp==NULL){jp2->back=jp1;jp1->next=jp2;}else{ jp2->back=jp->back;if(jp->back!=NULL) jp1->next=jp2;else jobp=jp2;jp->back=jp2;}}if((fp->size-jl)<MIN){   if(fp->next!=NULL)fp->next->back=fp->back;if(fp->back!=NULL)  fp->back->next=fp->next;else  freep=fp->next;/*   return();*/}else{fp->size=fp->size-jl;fp->address=fp->address+jl;}return(2);}if(totalfree>=jl) return(0);}
}
/*********显示模块*********/
void xianshi()
{jobptr  jp;/****清屏****/if(jobnumber<=0)printf("NO JOB!");else{printf("name\t\tlength\t\taddress\n");jp=jobp;while(jp!=NULL){printf("%c\t\t%d\t\t%d\n",jp->name,jp->length,jp->address);jp=jp->next;}}printf("\nthe total left is %d bytes:",totalfree);
}/******回收模块********/
void huishou(char jn)
{freeptr fp,fp1,fp2;jobptr jp;int f=0;jp=jobp;while((jp!=NULL)&&(jp->name!=jn))jp=jp->next;if(jp!=NULL){jobnumber=jobnumber-1;totalfree=totalfree+jp->length;if(freep==NULL){freep=(freeptr)malloc(sizeof(struct freearea));freep->address=jp->address;freep->size=jp->address;freep->next=NULL;freep->back=NULL;}else{fp=freep;while((fp!=NULL)&&(fp->address<jp->address)){fp1=fp;fp=fp->next;}if(fp!=NULL){if((fp->next!=NULL)&&(fp->next->address=jp->address+jp->length))f=f+1;if((fp->back!=NULL)&&(jp->address=fp1->address+fp1->size))f=f+2;}else if((jp->address)=(fp1->address+fp1->size))    f=f+2;switch(f){case 0:{fp2=(freeptr)malloc(sizeof(struct freearea));fp2->address=jp->address;fp2->size=jp->length;fp2->next=fp;if(fp!=NULL){fp2->back=fp->back;if(fp->back!=NULL) fp1->next=fp2;else freep=fp2;fp->back=fp2;}else{fp2->back=fp1;fp1->next=fp2;}break;}case 1:{fp->size=fp->size+jp->length;fp->address=jp->address;break;}case 2:fp1->size=fp1->size+jp->length;    break;case 3:{fp1->size=fp1->size+jp->length+fp->size;fp1->next=fp->next;if(fp->next!=NULL)   fp->next->back=fp2;free(fp);break;}}}if(jp==jobp)    jobp=jp->next;if(jp->next!=NULL)  jp->next->back=jp->back;if(jp->back!=NULL)    jp->back->next=jp->next;free(jp);}
}
/*********搬家************/
void banjia()
{
freeptr fp,fp1;
jobptr jp;
long bottom;if(jobnumber>0){jp=jobp;bottom=TOTAL+SETADDRESS;while(jp!=NULL){jp->address=bottom-jp->length;bottom=bottom-jp->length;jp=jp->next;}fp=freep;while(fp!=NULL){fp1=fp;fp=fp->next;free(fp1);}freep=(freeptr)malloc(sizeof(freeptr));freep->size=totalfree;freep->address=SETADDRESS;freep->next=NULL;freep->back=NULL;}
}
void mingling()
{char name,anykey,jobname;int length,select;int address;{
a1:     //clrscr();  //用    system("cls"); 替换system("cls");printf("you can select one of the following:\n");printf(" (1)require to be allocate\n");printf(" (2)require to collexte the size\n");printf(" (3)check the memory\n");printf(" (4)quit system\n");printf("you select is:");scanf("%d",&select);switch(select){ case 1:if(jobnumber>=MAX) printf("the job is too many");else{printf("enter you job name\n");scanf("%s",&name);printf("enter your job length\n");scanf("%10d",&length);address=fengpei(length,name);switch(address){  case 1:     printf("the memory is full");break;case 0:{banjia();fengpei(length,name);xianshi();break;}case 2: xianshi();  break;/*****else  xianshi();*****/}break;   }case 2:{printf("enter the name of the job\n");printf("you select is:");jobname=getchar();  //清除之前滞留在缓冲区的回车符“\n”jobname=getchar();//  scanf("%c",&jobname);//   printf("%c",jobname);huishou(jobname);xianshi();break;}case 3:        xianshi();  break;case 4:       goto a2;}printf("\npress enter to return menu\n");anykey=getchar();anykey=getchar();/* scanf("%c",anykey); */goto a1;a2:   printf("you have exit the system!");}}
int main()
{init();mingling();return 0;
}

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