操作系統(tǒng)課程設計--模擬實現(xiàn)可變分區(qū)存儲管理

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文檔簡介

1、　　電氣信息系　　操作系統(tǒng) 課程設計報告　　模擬實現(xiàn)可變分區(qū)存儲管理　　一、設計目的　　在熟練掌握計算機分區(qū)存儲管理方式的原理的基礎上，利用C程序設計語言在windows操作系統(tǒng)

2、下模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)的可變分區(qū)存儲管理的功能，一方面加深對原理的理解，另一方面提高根據(jù)已有原理通過編程解決實際問題的能力，為進行系統(tǒng)軟件開發(fā)和針對實際問題提出高效的軟件解決方案打下基礎。　　二、各功能模塊分析實現(xiàn)　　設計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構來描述存儲空間：　　對于未分配出去的部分，用空閑分區(qū)鏈表來描述。

3、;　　struct freeList 　　{　　int startAddress; /* 分區(qū)起始地址 */　　int size; /* 分區(qū)大小 */

4、　　struct freeList *next; /* 分區(qū)鏈表指針 */　　}　　對于已經(jīng)分配出去的部分，由裝入內(nèi)存的作業(yè)占據(jù)。　　struct usedList <b&g

5、t;　　{　　int startAddress; /* 分區(qū)起始地址 */　　int jobID; /* 分區(qū)中存放作業(yè)ID */　　struct usedList *next; /* 分區(qū)鏈表指針 */<p

6、>　　}　　將作業(yè)組織成鏈表。　　struct jobList　　{　　int id; /* 作業(yè)ID */<

7、/p>　　int size; /* 作業(yè)大小（需要的存儲空間大?。?*/　　int status; /* 作業(yè)狀態(tài) 0 : new job ,1 : in the memory , 2 : finished . */　　struct jobList *next; /* 作業(yè)鏈表指針

8、*/　　}　　以上將存儲空間分為空閑可占用兩部分，在usedlist中設jobID而不設size，可以在不增加空間復雜度（與freelist相比）的同時更方便的實現(xiàn)可變分區(qū)存儲管理（從后面的一些函數(shù)的實現(xiàn)上可以得出這個結(jié)論）。　　盡管設置joblist增加了空間復雜度，但它的

9、存在，使得該程序可以方便的直接利用C盤中的Job.txt文件。該文件可以認為是一個和其他進程共享的資源。通過這個文件，其他進程寫入數(shù)據(jù)供讀取。這中思想在操作系統(tǒng)設計中體現(xiàn)的很多。　　實現(xiàn)分區(qū)存儲管理的內(nèi)存分配功能，選擇適應算法（首次適應算法，最佳適應算法，最后適應算法，最壞適應算法）。　　基本原理分析：

10、;　　1） Best fit ：將空閑分區(qū)按大小從小到大排序，從頭找到大小合適的分區(qū)。　　2） Worst fit：將空閑分區(qū)按大小從大到小排序，從頭找到大小合適的分區(qū)。　　3） First fit ：將空閑分區(qū)按起始地址大小從小到大排序，……　　4） Last fit

11、：將空閑分區(qū)按起始地址大小從大到小排序，……　　由此，可將空閑分區(qū)先做合適的排序后用對應的適應算法給作業(yè)分配存儲空間。排序函數(shù) order（bySize為零則按分區(qū)大小排序，否則按分區(qū)起始地址；inc為零從小到大排序，否則從大到小排序；通過empty指針返回結(jié)果）。　　void order(struct freeList **empty,int bySi

12、ze,int inc)　　{　　struct freeList *p,*q,*temp;　　int startAddress,size;　　for(p = (*empty) -> next;p;p = p -> next)

13、　　{ /* 按bySize和inc兩個參數(shù)尋找合適的節(jié)點，用temp指向它 */　　for(temp = q = p;q;q = q -> next)　　{　　switch(bySize)<

14、p>　　{　　case 0 : switch(inc)　　{　　case 0:if(q->size < temp->size)　　temp = q;break;</p

15、>　　default:if(q->size > temp->size)　　temp = q;break;　　} break;　　default: switch(inc)

16、　　{　　case 0:if(q->startAddress < temp->startAddress)　　temp = q;break;　　default:if(q->startAddress > temp->startAddress)

17、　　temp = q;break;　　} break;　　}　　} /* 交換節(jié)點的成員值 */ 　　if(

18、temp != p)　　{ 　　startAddress = p->startAddress;　　size = p->size;　　p->startAddress = temp->startAddress;&

19、lt;/p>　　p->size = temp->size;　　temp->startAddress = startAddress;　　temp->size = size;　　}<

20、;b>　　}　　}　　實現(xiàn)分區(qū)存儲管理的內(nèi)存回收算法：　　void insertFreeNode(struct freeList **empty,int startAddress,int size)　　插入回

21、收的空節(jié)點分區(qū)，處理回收分區(qū)與空閑分區(qū)的四種鄰接關系。　　{　　struct freeList *p,*q,*r;　　for(p = *empty;p -> next;p = p -> next) ; /* 處理鏈表尾部的鄰接情況 */

22、　　if(p == *empty || p -> startAddress + p -> size < startAddress)/* 與尾部不相鄰*/　　{　　makeFreeNode(&r,startAddress,size); /* 通過r指針返回創(chuàng)建的空閑節(jié)點*

23、/　　r -> next = p -> next; /* 插入獨立的空閑節(jié)點 */　　p -> next = r;　　return ;　　}</b&g

24、t;　　if(p -> startAddress + p -> size == startAddress) /* 與尾部上鄰 */　　{　　p -> size += size; /* 合

25、并尾部節(jié)點 */　　return ;　　}　　q = (*empty) -> next; /* 處理鏈表首節(jié)點的鄰接情況 */　　if(startAddr

26、ess + size == q -> startAddress) /* 與首節(jié)點下鄰 */　　{　　q -> startAddress = startAddress; /* 合并首節(jié)點 */　　q -&

27、gt; size += size;　　}　　else if(startAddress + size < q -> startAddress) /* 與首節(jié)點不相鄰 */　　{<p&

28、gt;　　makeFreeNode(&r,startAddress,size);　　r -> next = (*empty) -> next;　　(*empty) -> next = r;　　}<b&g

29、t;　　else 　　{ /* 處理鏈表中間的鄰接情況 */　　while(q -> next && q -> startAddress < startAddress)

30、　{　　p = q;　　q = q -> next;　　}　　if(p -> startAddress + p -> size == startAddress

31、 &&\　　q -> startAddress == startAddress + size) /* 上下鄰，合并節(jié)點 */　　{　　p -> size += size + q -> size;<p&g

32、t;　　p -> next = q -> next;　　free(q); /* 刪除多余節(jié)點 */　　}　　else if(p -> startAddress + p -> size

33、== startAddress &&\　　q -> startAddress != startAddress + size) /*上鄰，增加節(jié)點的大小*/　　{　　p -> size += size;<

34、;b>　　}　　else if(p -> startAddress + p -> size != startAddress &&\　　q -> startAddress == startAddress + size) /* 下鄰 */<p&g

35、t;　　{　　q -> startAddress = startAddress; /* 修改節(jié)點起始地址 */　　q -> size += size; /* 修改節(jié)點的大小 */　　}<

36、/b>　　else　　{ /* 上下不相鄰 */　　makeFreeNode(&r,startAddress,size);　　r

37、-> next = p -> next;　　p -> next = r;　　}　　}　　}　　當碎

38、片產(chǎn)生時，進行碎片的拼接。　　void moveFragment(struct jobList *jobs,struct freeList **empty,struct usedList **used)　　{　　int size,status;<

39、p>　　struct usedList *p;　　int address = memoryStartAddress; /*全局變量，初始化時分配存儲空間始址*/　　if((*empty)->next == NULL) /* 空閑分區(qū)鏈表為空，提示并返回 */　　{<

40、/b>　　printf("\nThe memory was used out at all.\nMay be you should finish some jobs first or press any key to try again !");　　getch();&

41、lt;p>　　return;　　}　　for(p = (*used) -> next;p;p = p-> next) /* 循環(huán)的修改占用分區(qū)的始址 */　　{</p&

42、gt;　　p -> startAddress = address;　　getJobInfo(jobs,p -> jobID,&size,&status); /* 由作業(yè)ID獲得作業(yè)大小 */　　address += size;　　}</b&

43、gt;　　(*empty)->next->startAddress = address;/*修改空閑分區(qū)的首節(jié)點始址、大小*/　　(*empty) -> next -> size = memorySize - (address - memoryStartAddress);　　(*empty

44、) -> next -> next = NULL; /* 刪除首節(jié)點后的所有節(jié)點 */　　}　　空閑分區(qū)隊列顯示：int showFreeList(struct freeList *empty)　　作業(yè)占用鏈表顯示：int showUsedLis

45、t(struct jobList *jobs,struct usedList *used) 　　從頭到尾顯示used鏈，同時通過其中的作業(yè)ID在jobs中查對應的大小。　　從鍵盤輸入作業(yè)到D盤的JOB文件：void inputJob(void)　　從JOB文件中讀出作業(yè)并創(chuàng)建作業(yè)鏈表：int makeJobLis

46、t(struct jobList **jobs)　　顯示作業(yè)鏈表：int showJobList(struct jobList *jobs) 　　10.更新作業(yè)鏈表中作業(yè)的狀態(tài)： int updateJobFile(struct jobList *jobs)　　11.根據(jù)作業(yè)鏈表更新JOB文件： int upda

47、teJobFile(struct jobList *jobs) 　　12.為作業(yè)分配存儲空間、狀態(tài)必須為0：int allocate(struct freeList **empty,int size) 　　13.結(jié)束一個作業(yè)號為id的作業(yè)，釋放存儲空間（由*startAddress返回空間的起始地址）：int finishJob(

48、struct usedList **used,int id,int *startAddress)　　14.插入釋放的空間到used鏈表中（作業(yè)號為id，startAddress由函數(shù)13返回）：　　void insertUsedNode(struct usedList **used,int id,int startAddress)

49、　　15.獲取作業(yè)的信息： void getJobInfo(struct jobList *jobs,int id,int *size,int *status)　　16.初始化存儲空間起始地址、大?。簐oid iniMemory(void)　　17.選擇適應算法：char selectFitMethod(void)

50、　　18.根據(jù)參數(shù)startAddress、size創(chuàng)建空閑節(jié)點，由empty指針返回：　　void makeFreeNode(struct freeList **empty,int startAddress,int size)　　19.以要求的方式打開文件：void openFile(FILE **fp,char *filename

51、,char *mode)　　20.出現(xiàn)嚴重錯誤時顯示信息并結(jié)束程序；void errorMessage(void)　　三、總體界面與程序流程分析　　Dynamic Zonal Memory Management　　其中1、Initializiation.按順序利用了ope

52、nFile()、iniMemory()、makeFreeNode()、inputJob()（選擇利用C盤JOB文件時提供作業(yè)信息）、makeJobList()、allocate()、insertUsedNode()（選擇利用C盤JOB文件時先將狀態(tài)為1的作業(yè)放到存儲空間中，以恢復上次的模擬實驗，或使本次模擬時不出錯）selectFitMethod()等自編函數(shù)。　　2、Put job into

53、memory(allocate memory)　　按順序利用了showJobList()（選手動逐個為作業(yè)分配存儲空間時）、openFile()、order()、allocate()、errorMessage()、insertUsedNode()、updateJobStatus()updateJobFile()函數(shù)　?。ㄗ詣訛槿缟献鳂I(yè)分配存儲后狀態(tài)的變化

54、——>） 　　3、Finish job(reuse memory)　　按順序利用了openFile()、showUsedList()、getJobInfo()、insert FreeNode()、updateJobStatus()、updateJobFile()、errorMessage()等自編函數(shù)。

55、　?。ㄍ瓿刹糠肿鳂I(yè)后作業(yè)——>）　　4、Show current free list 按順序利用了openFile()、showFreeList()函數(shù)。（如下圖為當前空閑分區(qū)）　　5、Show current memory used by jobs按順序利用

56、了openFile()、showUsedList()函數(shù)。（如下圖為當前作業(yè)占用的分區(qū)）　　6、Move fragment together按順序利用了openFile()、moveFragment()函數(shù)。　　整理 　　7、Exit按順序利用了ope

57、nFile()、exit(0)函數(shù)。　　四、主程序流程圖　　step=’1’　　step=’2’ 　　step=’6’&l

58、t;p>　　step=’3’step=’4’ 　　step=’5’ 　　step=’7’　　五、結(jié)果分析與總結(jié)　　程序中創(chuàng)建的兩個文件　　1）B

59、est fit算法驗證： 　　如下圖分配大小為50的8號作業(yè)，恰好占用大小為50的空閑而非大小為240的。　　2）Worst fit算法驗證：　　如下圖分配大小為50的8號作業(yè)，占用大小為100空閑而非大小為70的。　　3）First fit算法驗證：

60、　　如下圖分配大小為50的8號作業(yè)，占用起始地址為110空閑而非350的。　　4）Last fit算法驗證：　　如下圖分配大小為50的8號作業(yè)，占用起始地址為350空閑而非110的。　　總結(jié)：通過這次課程設計我練習了用C語言寫系統(tǒng)軟件，對OS中可變分區(qū)存儲管理有了更深刻的了解。在寫程序的時候

61、也遇到了一些困難。比如在設計數(shù)據(jù)結(jié)構時特別猶豫，總想找一個很合適的。但是，后來才知道，關鍵要多嘗試，而空想是沒有用的。最后我證實了自己的設計的合理性。還有為了使程序更健壯，我嘗試著將程序中的輸入部分全部改為字符（串）。成功的避免了接受整型數(shù)據(jù)時輸入字符后引起的錯誤，使程序能接受　　任何輸入而正常結(jié)束。很遺憾的是因為時間問題，沒有把這個模擬程序?qū)懗蓜赢嬓问?，還可以加幾句代碼后實現(xiàn)動態(tài)的增加作業(yè)。&

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