实验五 操作系统之存储管理
一、实验目的
连续内存分配方式会形成许多“碎片”，虽然可以通过“紧凑”方法将许多碎片拼接成可用的大块空间，但须为之付出很大开销。如果允许将一个进程直接分散地装入到许多不相邻接的分区中，则无需再进行“紧凑”。基于这一思想而产生了离散分配方式。
如果离散分配的基本单位是页，则称为分页存储管理方式；如果离散分配的基本单位是段，则称为分段存储管理方式。
在分页存储管理方式中，如果不具备页面兑换功能，则称为基本的分页存储管理方式，或称为纯分页存储管理方式，它不具备支持虚拟存储器的功能，它要求把每个作业全部装入内存后方能运行。
本实验通过程序模拟操作系统的基本分页存储管理方式，进一步理解这一内存分配方式的原理和特点，加深对理论知识的掌握。
二、实验要求
1、用C语言或Java语言编写程序模拟操作系统对内存的基本分页存储管理方式
2、程序要能正确对“内存”进行“分配”和“回收”，能接受用户的输入，显示内存的分配情况，并有一定的容错能力。
3、每个人独立按时完成实验内容。
三、实验内容
本实验假定内存空间已经按块划分，目标程序无需关心内存块大小等底层细节，只需按算法对内存块进行分配即可。程序应该实现以下功能：
1、内存初始化。假定内存块共有N个，初始化后的内存空间应该有一部分已经被使用，这可以用随机数或程序内部的其他算法完成。
2、程序应该能接受用户输入的进程信息，并为之分配内存，返回分配结果（成功或失败），注意，此处应该考虑到不合法的输入并进行相应处理。
3、程序能回收用户指定的进程所占用的内存空间，因此，程序可能需要为每个进程分配一个唯一的进程号并给出详细的提示信息。
4、能直观合理地显示内存分配情况。
5、程序界面友好，便于操作和查看运行结果。
源代码：
#include<stdio.h>
#include <dos.h>
#include<stdlib.h>
#include<conio.h>
#include<iostream.h>
#define n 10 /*假定系统允许的最大作业数为n，假定模拟实验中n值为10*/
#define m 10 /*假定系统允许的空闲区表最大为m，假定模拟实验中m值为10*/
#define minisize 100 /*空闲分区被分配时，如果分配后剩余的空间小于minisize，则将该空闲分区全部分配，若大于minisize，则切割分配*/
struct
{
float address; /*已分配分区起始地址*/
float length; /*已分配分区长度，单位为字节*/
int flag; /*已分配区表登记栏标志，用"0"表示空栏目*/
}used_table[n]; /*已分配区表*/
struct
{
float address; /*空闲区起始地址*/
float length; /*空闲区长度，单位为字节*/
int flag; /*空闲区表登记栏标志，用"0"表示空栏目，用"1"表示未分配*/
}free_table[m]; /*空闲区表*/
void allocate(char J,float xk) /*给J作业，采用最佳分配算法分配xk大小的空间*/
{
int i,k;
float ad;
k=-1;
for(i=0;i<m;i++) /*寻找空间大于xk的最小空闲区登记项k*/
if(free_table[i].length>=xk&&free_table[i].flag==1)
if(k==-1||free_table[i].length<free_table[k].length)
k=i;
if(k==-1)/*未找到可用空闲区，返回*/
{
printf("无可用空闲区 ");
return;
}/*找到可用空闲区，开始分配：若空闲区大小与要求分配的空间差小于minisize大小，则空闲区全部分配；若空闲区大小与要求分配的空间差大于minisize大小，则从空闲区划出一部分分配*/
if(free_table[k].length-xk<=minisize)
{
free_table[k].flag=0;
ad=free_table[k].address;
xk=free_table[k].length;
}
else
{
free_table[k].length=free_table[k].length-xk;
ad=free_table[k].address+free_table[k].length;
} /*修改已分配区表*/
i=0;
while(used_table[i].flag!=0&&i<n) /*寻找空表目*/
i++;
if(i>=n) /*无表目可填写已分配分区*/
{
printf("无表目填写已分分区，错误 "); /*修正空闲区表*/
if(free_table[k].flag==0) /*前面找到的是整个空闲分区*/
free_table[k].flag=1;
else
{/*前面找到的是某个空闲分区的一部分*/
free_table[k].length=free_table[k].length+xk;
return;
}
}
else
{/*修改已分配表*/
used_table[i].address=ad;
used_table[i].length=xk;
used_table[i].flag=J;
}
return;
}/*主存分配函数结束*/
void reclaim(char J) /*回收作业名为J的作业所占主存空间*/
{
int i,k,j,s,t;
float S,L; /*寻找已分配表中对应登记项*/
s=0;
while((used_table[s].flag!=J||used_table[s].flag==0)&&s<n)
s++;
if(s>=n)/*在已分配表中找不到名字为J的作业*/
{
printf("找不到该作业 ");
return;
} /*修改已分配表*/
used_table[s].flag=0; /*取得归还分区的起始地址S和长度L*/
S=used_table[s].address;
L=used_table[s].length;
j=-1;k=-1;i=0; /*寻找回收分区的空闲上下邻，上邻表目k，下邻表目j*/
while(i<m&&(j==-1||k==-1))
{
if(free_table[i].flag==1)
{
if(free_table[i].address+free_table[i].length==S)k=i;/*找到上邻*/
if(free_table[i].address==S+L)j=i;/*找到下邻*/
}
i++;
}
if(k!=-1)
if(j!=-1) /* 上邻空闲区，下邻空闲区，三项合并*/
{
free_table[k].length=free_table[j].length+free_table[k].length+L;
free_table[j].flag=0;
}
else /*上邻空闲区，下邻非空闲区，与上邻合并*/
free_table[k].length=free_table[k].length+L;
else
if(j!=-1)
/*上邻非空闲区，下邻为空闲区，与下邻合并*/
{
free_table[j].address=S;
free_table[j].length=free_table[j].length+L;
}
else
/*上下邻均为非空闲区，回收区域直接填入*/
{
/*在空闲区表中寻找空栏目*/
t=0;
while(free_table[t].flag==1&&t<m)
t++;
if(t>=m)/*空闲区表满,回收空间失败,将已分配表复原*/
{
printf("主存空闲表没有空间,回收空间失败 ");
used_table[s].flag=J;
return;
}
free_table[t].address=S;
free_table[t].length=L;
free_table[t].flag=1;
}
return;
}/*主存回收函数结束*/
int main( )
{
int i,a;
float xk;
char J; /*空闲分区表初始化：*/
free_table[0].address=10240; /*起始地址假定为10240*/
free_table[0].length=10240; /*长度假定为10240，即10k*/
free_table[0].flag=1; /*初始空闲区为一个整体空闲区*/
for(i=1;i<m;i++)
free_table[i].flag=0;
/*其余空闲分区表项未被使用*/
/*已分配表初始化：*/
for(i=0;i<n;i++)
used_table[i].flag=0; /*初始时均未分配*/
while(1)
{
printf("选择功能项: 0-退出 1-分配主存 2-回收主存 3-显示主存） ");
printf("选择功项(0-3): ");
scanf("%d",&a);
switch(a)
{
case 0: exit(0); /*a=0程序结束*/
case 1: /*a=1分配主存空间*/
printf("输入作业名J和作业所需长度xk: ");
scanf("%*c%c%f",&J,&xk);
allocate(J,xk); /*分配主存空间*/
break;
case 2:
/*a=2回收主存空间*/
printf("输入要回收分区的作业名");
scanf("%*c%c",&J);
reclaim(J);
/*回收主存空间*/
break;
case 3:
/*a=3显示主存情况*/
/*输出空闲区表和已分配表的内容*/
printf("输出空闲区表：
起始地址分区长度 标志
");
for(i=0;i<m;i++)
printf("%6.0f%9.0f%6d ",free_table[i].address,free_table[i].length, free_table[i].flag);
printf(" 按任意键,输出已分配区表 ");
getch();
printf(" 输出已分配区表： 起始地址分区长度 标志 ");
for(i=0;i<n;i++)
if(used_table[i].flag!=0)
printf("%6.0f%9.0f%6c ",used_table[i].address,used_table[i].length,
used_table[i].flag);
else
printf("%6.0f%9.0f%6d ",used_table[i].address,used_table[i].length,
used_table[i].flag);
break;
default:printf("没有该选项 ");
}/*case*/
}/*while*/
return 1;
}/*主函数结束*/
总结：本次实验还算顺利，能够理解实验的内容跟实验步骤，有参考网上代码，也有理解他的代码内容意思