实验四可变分区存储管理方式的内存分配和回收.docx
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实验四可变分区存储管理方式的内存分配和回收
实验四
实验四可变分区存储管理方式的内存分配和回收
一．实验目的
通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解，熟悉可变分区存储管理的内存分配和回收。
二．实验属性
设计
三．实验内容
1．确定内存空间分配表；
2．采用最优适应算法完成内存空间的分配和回收；
3．编写主函数对所做工作进行测试。
四．实验背景材料
实现可变分区的分配和回收，主要考虑的问题有三个：
第一，设计记录内存使用情况的数据表格，用来记录空闲区和作业占用的区域；第二，在设计的数据表格基础上设计内存分配算法；第三，在设计的数据表格基础上设计内存回收算法。
首先，考虑第一个问题，设计记录内存使用情况的数据表格，用来记录空间区和作业占用的区域。
由于可变分区的大小是由作业需求量决定的，故分区的长度是预先不固定的，且分区的个数也随内存分配和回收变动。
总之，所有分区情况随时可能发生变化，数据表格的设计必须和这个特点相适应。
由于分区长度不同，因此设计的表格应该包括分区在内存中的起始地址和长度。
由于分配时空闲区有时会变成两个分区：
空闲区和已分分区，回收内存分区时，可能会合并空闲分区，这样如果整个内存采用一张表格记录己分分区和空闲区，就会使表格操作繁琐。
分配内存时查找空闲区进行分配，然后填写己分配区表，主要操作在空闲区；某个作业执行完后，将该分区变成空闲区，并将其与相邻的空闲区合并，主要操作也在空闲区。
由此可见，内存的分配和回收主要是对空闲区的操作。
这样为了便于对内存空间的分配和回收，就建立两张分区表记录内存使用情况，一张表格记录作业占用分区的“己分分区表”；一张是记录空闲区的“空闲区表”。
这两张表的实现方法一般有两种：
一种是链表形式，一种是顺序表形式。
在实验中，采用顺序表形式，用数组模拟。
由于顺序表的长度必须提前固定，所以无论是“已分分区表”还是“空闲区表”都必须事先确定长度。
它们的长度必须是系统可能的最大项数。
“已分分区表”的结构定义
#definen10//假定系统允许的最大作业数量为n
struct
{floataddress;//已分分区起始地址
floatlength;//已分分区长度、单位为字节
intflag;//已分分区表登记栏标志，“0”表示空栏目，实验中只支持一个字符的作业名
}used_table[n];//已分分区表
“空闲区表”的结构定义
#definem10//假定系统允许的空闲区最大为m
struct
{floataddress;//空闲区起始地址
floatlength;//空闲区长度、单位为字节
intflag;//空闲区表登记栏标志，“0”表示空栏目，“1”表示未分配
}used_table[n];//空闲区表
第二，在设计的数据表格基础上设计内存分配。
装入一个作业时，从空闲区表中查找满足作业长度的未分配区，如大于作业，空闲区划分成两个分区，一个给作业，一个成为小空闲分区。
实验中内存分配的算法采用“最优适应”算法，即选择一个能满足要求的最小空闲分区。
可变分区方式的内存分配流程如图。
第三，在设计的数据表格基础上设计内存回收问题。
内存回收时若相邻有空闲分区则合并空闲区，修改空闲区表。
可变分区方式的内存回收流程如图。
五．实验报告
1．写出你编写的C语言程序。
2．描述可变分区存储管理的算法和思路。
3．总结体会可变分区存储管理方法。
六、参考程序
#definen10//假定系统允许的最大作业数量为n
#definem10//假定系统允许的空闲区最大为m
#defineminisize100
struct
{floataddress;//已分分区起始地址
floatlength;//已分分区长度、单位为字节
intflag;//已分分区表登记栏标志，“0”表示空栏目，实验中只支持一个字符的作业名
}used_table[n];//已分分区表
struct
{floataddress;//空闲区起始地址
floatlength;//空闲区长度、单位为字节
intflag;//空闲区表登记栏标志，“0”表示空栏目，“1”表示未分配}used_table[n];//空闲区表
allocate（J,xk）//采用最优分配算法分配xk大小的空间
charJ;
floatxk;
{inti,k;
floatad;
k=-1;
for（i=0;iif（free_table[i].length>=xk&&free_table[i].flag==1）
if（k==-1||free_table[i].lengthk=i;
if（k==-1）//未找到空闲区，返回
{printf（"无可用的空闲区\n"）;
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，则从空闲区划分一部分分配
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&&ii++;
if（i>=n）//无表目填写已分分区
{printf（"无表目填写以分分区，错误\n"）;
if（free_table[k].flag==0）//前面找到的是整个空闲区
free_table[k].flag=1;
else//前面找到的是某个空闲区的一部分free_table[k].length=free_table[k].length+xk;
return;}else//修改已分配区表
{used_table[i].address=ad;
used_table[i].length=xk;
used_table[i].flag=J;}return;
}//内存分配函数结束
reclaim（J）//回收作业名为J的作业所占的内存空间
charJ:
{inti,k,j,s,t;
floatS,L;
//寻找已分分区表中对应的登记项
S=0;
while（（used_table[S].flag!
=J||used_table[S].flag==0）&&SS++;
if（S>=n）//在已分分区表中找不到名字为J的作业
{printf（"找不到该作业\n"）;
return;}//修改已分分区表
used_table[S].flag=0;
//取得归还分区的起始地址S和xxL
S=used_table[S].address;
L=used_table[S].length;
j=-1;k=-1;i=0;
//寻找回收分区的上下邻空闲区，上邻表目K，下邻表目J
while（i{if（free_table[i].flag==0）
{if（free_table[i].address+free_table[i].length==0）k=i;//找到上邻{if（free_table[i].address==S+L）j=1;//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t=0;//在空闲区表中寻找空栏目
while（free_table[t].flag==1&&tt++;
if（t>=m）//空闲区表满,回收空间失败,将已分配分区表复原
{printf（"内存空闲表没有空间，回收空间失败\n"）;
used_table[S].flag=J;
return;}free_table[t].address=s;
free_table[t].length=l;
free_table[t].flag=1;}return（true）;
}//内存回收函数结束
main（）
{inti,a;
floatxk;
charJ;
//空闲区表初始化
free_table[0].address=10240;
free_table[0].length=102400;
free_table[0].flag=1;
for（i=1;ifree_table[i].flag=0;
//已分分区表初始化
for（i=1;iused_table[i].flag=0;
while
（1）
{printf（"选择功能项（0—退出，1—分配内存，2-回收内存，3-显示内存）\n"）;printf（"选择功项（0-3）：
"）;
scanf（"%d",&a）;
switch（a）{case0;exit
（0）;//a=0程序结束
case1;//a=1分配内存空间
printf（"输入作业名J和作业所需长度XK：
"）;
scanf（"%c%c%f",&j,&xk）;
allocate（j,xk）;//分配内存空间
break;
case2;//a=2回收内存空间
printf（"输入要回放分区的作业名"）;
scanf（"%c%c",&j）;
reclaim（j）;//回收内存空间
break;
case3;//a=3显示内存情况，输出空闲区表和已分分区表printf（"输出空闲区表：
\n起始地址分区xx标志\n"）;
for（i=0;iprintf（"%
5.0f%
10.0f%6d\n",free_table[i].address,free_table[i].length,free_table[i].flag）;
printf（"按任意键，输出已分分区表\n"）;
getch（）;
printf（"输出已分分区表：
\n起始地址分区xx标志\n"）;
for（i=0;iif（usedtable[i].flag!
=0）
printf（"%
6.0f%
9.0f%6c\n",used_table[i].address,used_table[i].length,used_table[i].flag）;
else
printf（"%
6.0f%
9.0f%6c\n",used_table[i].address,used_table[i].length,used_table[i].flag）;
break;
default:
printf（"没有该选项\n"）;}}}
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