实验四 主存空间的分配和回收
专业：商业软件工程一班 姓名：容杰龙 学号：201406114157
1. 目的和要求
1.1. 实验目的
用高级语言完成一个主存空间的分配和回收程序，以加深对动态分区分配方式及其算法的理解。
1.2. 实验要求
采用连续分配方式之动态分区分配存储管理，使用首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法4种算法完成设计。
（1）**设计一个作业申请队列以及作业完成后的释放顺序，实现主存的分配和回收。采用分区说明表进行。
（2）或在程序运行过程，由用户指定申请与释放。
（3）设计一个空闲区说明表，以保存某时刻主存空间占用情况。
把空闲区说明表的变化情况以及各作业的申请、释放情况显示。
2. 实验内容
根据指定的实验课题，完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。
3. 实验环境
可以选用Visual C++作为开发环境。也可以选用Windows下的VB，CB或其他可视化环境，利用各种控件较为方便。自主选择实验环境。
4. 参考数据结构：
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
#include<string.h>
#define MAX 24
struct partition{
char pn[10];
int begin;
int size;
int end; ////////
char status; //////////
};
typedef struct partition PART;
5、源代码
1 #include <stdio.h> 2 #include <conio.h> 3 #include <string.h> 4 #define MAX 512 //设置总内存大小为512k 5 6 struct partition { 7 char pn[10];//分区名字 8 int begin;//起始地址 9 int size;//分区大小 10 int end;//结束地址 11 char status;//分区状态 12 }; 13 struct partition part[MAX]; 14 int p = 0; //标记上次扫描结束处 15 16 void Init()//初始化分区地址、大小以及状态 17 { 18 int i; 19 for ( i = 0; i < MAX; i++ ) 20 part[i].status = '-'; 21 strcpy( part[0].pn, "SYSTEM" ); 22 part[0].begin = 0; 23 part[0].size = 100; 24 part[0].status = 'u'; 25 26 27 strcpy( part[1].pn, "-----" ); 28 part[1].begin = 100; 29 part[1].size = 100; 30 part[1].status = 'f'; 31 strcpy( part[2].pn, "A" ); 32 part[2].begin = 200; 33 part[2].size = 50; 34 part[2].status = 'u'; 35 strcpy( part[3].pn, "-----" ); 36 part[3].begin = 250; 37 part[3].size = 50; 38 part[3].status = 'f'; 39 strcpy( part[4].pn, "B" ); 40 part[4].begin = 300; 41 part[4].size = 100; 42 part[4].status = 'u'; 43 strcpy( part[5].pn, "-----" ); 44 part[5].begin = 400; 45 part[5].size = 112; 46 part[5].status = 'f'; 47 for ( i = 0; i < MAX; i++ ) 48 part[i].end = part[i].begin + part[i].size; 49 } 50 51 52 void Output( int i ) //以行的形式输出结构体的数据 53 { 54 printf( " %s", part[i].pn ); 55 printf( " %d", part[i].begin ); 56 printf( " %d", part[i].size ); 57 printf( " %d", part[i].end ); 58 printf( " %c", part[i].status ); 59 } 60 61 62 void Show() //显示分区 63 { 64 int i; 65 int n; //用n来记录分区的个数 66 printf( " ================================================================" ); 67 printf( " 已分配分区表Used:" ); 68 printf( " No. proname begin size end status" ); 69 printf( " ------------------------------------------------" ); 70 n = 1; 71 for ( i = 0; i < MAX; i++ ) 72 { 73 if ( part[i].status == '-' ) 74 break; 75 if ( part[i].status == 'u' ) 76 { 77 printf( " No.%d", n ); 78 Output( i ); 79 n++;// 记录已分配使用的分区个数 80 } 81 } 82 printf( " " ); 83 printf( " ================================================================" ); 84 printf( " 空闲分区表Free:" ); 85 printf( " No. proname begin size end status" ); 86 printf( " ------------------------------------------------" ); 87 n = 1; 88 for ( i = 0; i < MAX; i++ ) 89 { 90 if ( part[i].status == '-' ) 91 break; 92 if ( part[i].status == 'f' ) 93 { 94 printf( " No.%d", n ); 95 Output( i ); 96 n++; //记录空闲分区的个数 97 } 98 } 99 printf( " " ); 100 printf( " " ); 101 printf( " ================================================================" ); 102 printf( " 内存使用情况，按起始址增长的排:" ); 103 printf( " printf sorted by address:" ); 104 printf( " No. proname begin size end status" ); 105 printf( " ------------------------------------------------" ); 106 n = 1; 107 for ( i = 0; i < MAX; i++ ) 108 { 109 if ( part[i].status == '-' ) 110 break; 111 printf( " No.%d", n ); 112 Output( i ); 113 n++;//记录已分配分区以及空闲分区之和的总个数 114 } 115 getch(); 116 } 117 118 void Fit( int a, char workName[], int workSize ) //新作业把一个分区分配成两个分区：已使用分区和空闲分区 119 { 120 int i; 121 for ( i = MAX; i > a + 1; i-- ) 122 { 123 //通过逆向遍历，把在a地址后的所有分区往后退一个分区，目的在于增加一个分区 124 if ( part[i - 1].status == '-' ) 125 continue; 126 part[i]=part[i-1]; 127 } 128 strcpy( part[a + 1].pn, "-----" ); 129 part[a + 1].begin = part[a].begin + workSize; 130 part[a + 1].size = part[a].size - workSize; 131 part[a + 1].end = part[a].end; 132 part[a + 1].status = 'f'; 133 strcpy( part[a].pn, workName ); 134 part[a].size = workSize; 135 part[a].end = part[a].begin + part[a].size; 136 part[a].status = 'u'; 137 } 138 139 140 void Allocation() // 分配 141 { 142 int i; 143 int a; 144 int workSize; 145 char workName[10]; 146 int pFree; 147 printf( " 请输入作业名称：" ); 148 scanf( "%s", &workName ); 149 for(i=0;i<MAX;i++) 150 { 151 if(!strcmp(part[i].pn,workName))//判断作业名称是否已经存在 152 { 153 printf(" 作业已经存在，不必再次分配！ "); 154 return; 155 } 156 } 157 printf( "请输入作业大小(k)：" ); 158 scanf( "%d", &workSize ); 159 for ( i = 0; i < MAX; i++ )//通过循环在空闲区找是否有适合区间存储作业 160 { 161 if ( part[i].status == 'f' && part[i].size >= workSize ) 162 { 163 pFree = i; 164 break; 165 } 166 } 167 if ( i == MAX ) 168 { 169 printf( " 该作业大小超出最大可分配空间" ); 170 getch(); 171 return; 172 } 173 printf( " 请选择分配算法：" ); 174 printf( " 1、首次适应算法(FF)" ); 175 printf( " 2、循环首次适应算法(NF)" ); 176 printf( " 3、最佳适应算法(BF)" ); 177 printf( " 4、最坏适应算法(WF)" ); 178 printf( " 请输入选项：" ); 179 while ( 1 ) 180 { 181 scanf( "%d", &a ); 182 if ( a == 1 || a == 2 || a == 3 || a == 4 ) 183 break; 184 printf( "输入错误，请重新输入：" ); 185 } 186 switch ( a ) 187 { 188 case 1: 189 for ( i = 0; i < MAX; i++ )//首次适应算法(按地址从低到高查找) 190 if ( part[i].status == 'f' && part[i].size >= workSize ) 191 break; 192 Fit( i, workName, workSize ); 193 break; 194 case 2: 195 for ( p; p <= MAX; p++ )//循环首次适应算法 196 { 197 if ( p == MAX )//如果p指向地址末尾还没找到适合区间，则循环返回首地址0，继续寻找 198 p = 0; 199 if ( part[p].status == 'f' && part[p].size >= workSize ) 200 break; 201 } 202 Fit( p, workName, workSize ); 203 break; 204 case 3: 205 for ( i = 0; i < MAX; i++ )//最佳适应算法 206 if ( part[i].status == 'f' && part[i].size >= workSize ) 207 if ( part[pFree].size > part[i].size ) 208 pFree = i;//通过遍历所有区间，每次都找到最小空闲分区进行分配 209 Fit( pFree, workName, workSize ); 210 break; 211 case 4: 212 for ( i = 0; i < MAX; i++ )//最坏适应算法 213 if ( part[i].status == 'f' && part[i].size >= workSize ) 214 if ( part[pFree].size < part[i].size ) 215 pFree = i;//通过遍历所有区间，每次都找到最大空闲区分配 216 Fit( pFree, workName, workSize ); 217 break; 218 default: 219 break; 220 } 221 printf( " 分配成功！" ); 222 getch(); 223 } 224 225 226 void Merge() //合并连续的空闲分区 227 { 228 int i = 0; 229 while ( i != MAX - 1 ) 230 { 231 for ( i = 0; i < MAX - 1; i++ ) 232 { 233 if ( part[i].status == 'f' ) 234 if ( part[i + 1].status == 'f' ) 235 { 236 part[i].size = part[i].size + part[i + 1].size; 237 part[i].end = part[i].begin + part[i].size; 238 i++; 239 for ( i; i < MAX - 1; i++ ) 240 { 241 if ( part[i + 1].status == '-' ) 242 { 243 part[i].status = '-'; 244 break; 245 } 246 247 part[i]=part[i+1]; 248 } 249 part[MAX - 1].status = '-'; 250 break; 251 } 252 } 253 } 254 } 255 256 257 void Recovery() // 回收分区 258 { 259 int i; 260 int number; 261 int n=0; 262 printf( " 请输入回收的分区号：" ); 263 scanf( "%d", &number ); 264 if ( number == 1 ) 265 { 266 printf( " 系统分区无法回收" ); 267 return; 268 } 269 270 for ( i = 0; i < MAX; i++ )//通过循环查找要回收的已使用分区区号 271 { 272 if ( part[i].status == 'u' ) 273 { 274 n++; 275 if ( n == number ) 276 { 277 strcpy( part[i].pn, "-----" ); 278 part[i].status = 'f'; 279 } 280 } 281 } 282 if ( i == MAX - 1 ) 283 { 284 printf( " 找不到分区" ); 285 return; 286 } 287 Merge();//合并连续的空闲分区 288 printf( " 回收成功！" ); 289 getch(); 290 } 291 292 293 void main() 294 { 295 int selection; 296 Init(); 297 printf( "初始化，设内存容量%dk", MAX ); 298 printf( " 系统从低地址部分开始使用，占用%dk", part[0].size ); 299 while ( 1 ) 300 { 301 printf( " ----------选择----------" ); 302 printf( " 0、退出系统" ); 303 printf( " 1、显示分区" ); 304 printf( " 2、分配作业" ); 305 printf( " 3、回收分区" ); 306 printf( " 请选择：" ); 307 while ( 1 ) 308 { 309 scanf( "%d", &selection ); 310 if ( selection == 0 ||selection == 1 || selection == 2 || selection == 3 ) 311 break; 312 printf( "输入错误，请重新输入：" ); 313 } 314 switch ( selection ) 315 { 316 case 0: 317 exit(0); //退出系统 318 break; 319 case 1: 320 Show(); //显示分区 321 break; 322 case 2: 323 Allocation(); //分配作业 324 break; 325 case 3: 326 Recovery(); //回收分区 327 break; 328 default: 329 break; 330 } 331 } 332 }
结果截图：
6、总结
通过本次实验对首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法4种算法有了进一步认识，可是在编程算法过程中用了大量的循环，算法效率较低。同时加深了对操作系统主存空间的分配和回收程序以及动态分区分配方式的理解。