基本分頁存儲管理系統(tǒng)的設(shè)計-操作系統(tǒng)課程設(shè)計

課程設(shè)計任務書及成績評定課題名稱基本分頁存儲管理系統(tǒng)的設(shè)計、題目的目的和要求： 鞏固和加深對操作系統(tǒng)(OS)原理的理解，初步掌握操作系統(tǒng)組成模塊和應用接口的使用方法，提高進行工程設(shè)計和系統(tǒng)分析的能力；通過選做上面的課題，實現(xiàn)OS最基本模塊的管理功能，重點放在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、文檔規(guī)范化和程序設(shè)計風格。、設(shè)計進度及完成情況日 期內(nèi) 容6.16-7.18選取參考書，查閱有關(guān)文獻資料，完成課程設(shè)計說明書內(nèi)容1部分。 完成課程設(shè)計說明書內(nèi)容2-4部分6.196.23創(chuàng)建相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),錄入源程序6.246.25調(diào)試程序并記錄調(diào)試中的問題，完成課程設(shè)計說明書第5部分。6.26系統(tǒng)測試，演示設(shè)計成果，考核成績。6.27整理課程設(shè)計說明書，上午11時，由學習委員交課程設(shè)計說明書(計算機科學系9#213或直接交給指導教師)、主要參考文獻及資料1 湯子贏等. 計算機操作系統(tǒng)（第二版）.西安電子科技大學出版社,2006.82 馮耀霖等. 操作系統(tǒng)，西安電子科技大學出版社.19923 譚耀銘. 操作系統(tǒng).中國人民大學出版社,2003.4 4 任愛華 操作系統(tǒng)實用教程 清華大學出版社，2001 5 張堯?qū)W 史美林 計算機操作系統(tǒng)教程（第2版） 清華大學出版社2000、成績評定：設(shè)計成績： （教師填寫）指導老師： （簽字）二八 年 六 月二十七日目 錄第一章 概述1第二章 系統(tǒng)分析2第三章 系統(tǒng)設(shè)計3第四章 程序設(shè)計流程圖或N-S圖5第五章 源程序清單8第六章 調(diào)試過程中的問題及系統(tǒng)測試情況14第七章 結(jié)束語16第一章 概述課程設(shè)計是實踐性教學中的一個重要環(huán)節(jié)，它以某一課程為基礎(chǔ)，可以涉及和課程相關(guān)的各個方面，是一門獨立于課程之外的特殊課程。課程設(shè)計是讓同學們對所學的課程更全面的學習和應用，理解和掌握課程的相關(guān)知識。計算機操作系統(tǒng)一門重要的專業(yè)課，是開發(fā)操作系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的理論和應用基礎(chǔ)。存儲器是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。近幾年，雖然存儲器的容量一直在不斷的擴大，價格也越來越便宜，但是仍然不能滿足現(xiàn)代軟件發(fā)展的需要。因此存儲器仍是一種寶貴的資源。因此盡可能的方便用戶和提高主存儲器的使用效率，使主存儲器在成本、速度和規(guī)模之間獲得較好的權(quán)衡是存儲器管理的主要任務。存儲器管理應具有內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射和內(nèi)存擴充等功能。本設(shè)計的目的是熟悉存貯器管理系統(tǒng)的設(shè)計方法；加深對所學基本分頁存儲管理方案的了解；設(shè)計地址變換機構(gòu)，并將變換后的結(jié)果顯示出來。模擬環(huán)境應盡量接近真實。此次設(shè)計利用了大量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中關(guān)于鏈表的相關(guān)知識，對以前所學的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容進行了回顧，從而掌握的更加深刻。另外，對存儲器的結(jié)構(gòu)和工作過程也有了直觀而深刻的理解。語言方面，本次課程設(shè)計運用了C+語言。原因是通過分析認為只有C+和C語言比較合適，而C+在結(jié)構(gòu)上更加清晰，也比較容易表達，并且代碼較少。通過代碼編寫和結(jié)構(gòu)表達，對C+的內(nèi)容有了更進一步的掌握?？傊?，對所學的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和C+知識進行了很好的回顧和掌握，收獲很大。第二章 系統(tǒng)分析本設(shè)計的目的是熟悉存貯器管理系統(tǒng)的設(shè)計方法；加深對所學各種存貯器管理方案的了解；要求采用一些常用的存貯器分配算法，設(shè)計一個存貯器管理系統(tǒng)模擬系統(tǒng)并調(diào)試運行。模擬環(huán)境應盡量接近真實。因此根據(jù)設(shè)計要求，本存儲器管理系統(tǒng)利用最佳適應算法和首次適應算法實現(xiàn)了一定大小的分區(qū)分配和分區(qū)回收，并以次來模擬存儲器管理。本系統(tǒng)模擬實現(xiàn)可變分區(qū)管理，存儲管理主要是對存儲空間的分配和回收，當有用戶申請空間時，進行分配，空間不用了，及時回收，以免造成游離空間，使得該空間再也無法使用，可變分區(qū)管理的分配和回收功能類似于visual c+的reclaim()和free()的功能，分區(qū)收回算法，才用首次使用算法和最佳適應算法。在多道程序環(huán)境下，要使程序運行，必須先為之創(chuàng)建進程。而創(chuàng)建進程的第一步是將程序和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存。存儲器實現(xiàn)的功能主要是內(nèi)存分配等功能，本模擬系統(tǒng)所要實現(xiàn)的就是將進程的程序和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存（物理塊）。具體需要實現(xiàn)的功能如下：1、退出，輸入0然后按任意鍵退出；2、分配主存，輸入作業(yè)名和作業(yè)所需長度，回到主菜單；3、回收主存，選擇后輸入要回收的作業(yè)名，有則顯示回收，無則顯示無該作業(yè)；4、顯示主存，能夠顯示分配的頁面的狀態(tài)信息，包括地址范圍和讀入的內(nèi)存物理塊號（未讀入與讀入的區(qū)別顯示），頁面是否在主存中。第三章 系統(tǒng)設(shè)計3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計#define n 10 /*假定系統(tǒng)允許的最大作業(yè)數(shù)為n，假定模擬實驗中n值為10*/ #define m 10 /*假定系統(tǒng)允許的空閑區(qū)表最大為m，假定模擬實驗中m值為10*/3.1.1已分配區(qū)表的設(shè)計struct float address; /*已分配分區(qū)起始地址*/ float length; /*已分配分區(qū)長度，單位為字節(jié)*/ int flag; /*已分配區(qū)表登記欄標志，用0表示空欄目*/ used_tablen; /*已分配區(qū)表*/3.1.2 空閑區(qū)表的設(shè)計struct float address; /*空閑區(qū)起始地址*/ float length; /*空閑區(qū)長度，單位為字節(jié)*/ int flag; /*空閑區(qū)表登記欄標志，用0表示空欄目，用1表示未分配*/ free_tablem; /*空閑區(qū)表*/3.2 存儲器分配算法設(shè)計本次設(shè)計采用最佳適應分配算法:allocate(char J,float xk)分配分區(qū)給用戶，在這個過程中，每當分配一個分區(qū)給用戶時，可能造成空閑區(qū)表和已分配區(qū)表。分配時從空閑區(qū)表中找到一塊可以容納要分配的空間的最小空閑區(qū)。然后分配，空閑分區(qū)被分配時，如果分配后剩余的空間小于minisize，則將該空閑分區(qū)全部分配，若大于minisize，則切割分配。分配時修改相應的空閑區(qū)表和已分配區(qū)表。如果沒有找到可以容納要分配的空間的空閑區(qū)就返回“無可用空閑區(qū)”信息。3.4存儲器回收算法設(shè)計最佳適應策略的結(jié)點是按照空閑區(qū)大小從小到大排列的，可分4種情況：（1） 上鄰空閑區(qū)，下鄰空閑區(qū)，三項合并；（2） 上鄰空閑區(qū)，下鄰非空閑區(qū)，與上鄰合并；（3） 上鄰非空閑區(qū)，下鄰為空閑區(qū)，與下鄰合并；（4） 上下鄰均為非空閑區(qū)，回收區(qū)域直接填入。3.4 主函數(shù)模塊的設(shè)計首先提供一個功能菜單，接受用戶的輸入；然后根據(jù)用戶的輸入，分別提供相應的功能，功能有以下幾個：0-退出1-分配主存2-回收主存3-顯示主存。用戶輸入數(shù)字后執(zhí)行相應模塊。第四章 程序設(shè)計流程圖或N-S圖4.1主程序流程圖：4.2分配函數(shù)流程圖:4.3回收函數(shù)流程圖：第五章 源程序清單#include#include #include#include#include#define n 10 /*假定系統(tǒng)允許的最大作業(yè)數(shù)為n，假定模擬實驗中n值為10*/ #define m 10 /*假定系統(tǒng)允許的空閑區(qū)表最大為m，假定模擬實驗中m值為10*/ #define minisize 100 /*空閑分區(qū)被分配時，如果分配后剩余的空間小于minisize，則將該空閑分區(qū)全部分配，若大于minisize，則切割分配*/struct float address; /*已分配分區(qū)起始地址*/ float length; /*已分配分區(qū)長度，單位為字節(jié)*/ int flag; /*已分配區(qū)表登記欄標志，用0表示空欄目*/ used_tablen; /*已分配區(qū)表*/ struct float address; /*空閑區(qū)起始地址*/ float length; /*空閑區(qū)長度，單位為字節(jié)*/ int flag; /*空閑區(qū)表登記欄標志，用0表示空欄目，用1表示未分配*/ free_tablem; /*空閑區(qū)表*/ void allocate(char J,float xk) /*給J作業(yè)，采用最佳分配算法分配xk大小的空間*/ int i,k; float ad; k=-1; for(i=0;i=xk&free_tablei.flag=1) if(k=-1|free_tablei.lengthfree_tablek.length) k=i; if(k=-1)/*未找到可用空閑區(qū)，返回*/ printf(無可用空閑區(qū)n); return; /*找到可用空閑區(qū)，開始分配：若空閑區(qū)大小與要求分配的空間差小于minisize大小，則空閑區(qū)全部分配；若空閑區(qū)大小與要求分配的空間差大于minisize大小，則從空閑區(qū)劃出一部分分配*/ if(free_tablek.length-xk=minisize) free_tablek.flag=0; ad=free_tablek.address; xk=free_tablek.length; else free_tablek.length=free_tablek.length-xk; ad=free_tablek.address+free_tablek.length; /*修改已分配區(qū)表*/ i=0; while(used_tablei.flag!=0&i=n) /*無表目可填寫已分配分區(qū)*/ printf(無表目填寫已分分區(qū)，錯誤n); /*修正空閑區(qū)表*/ if(free_tablek.flag=0) /*前面找到的是整個空閑分區(qū)*/ free_tablek.flag=1; else /*前面找到的是某個空閑分區(qū)的一部分*/ free_tablek.length=free_tablek.length+xk; return; else /*修改已分配表*/ used_tablei.address=ad; used_tablei.length=xk; used_tablei.flag=J; return; /*主存分配函數(shù)結(jié)束*/ void reclaim(char J) /*回收作業(yè)名為J的作業(yè)所占主存空間*/ int i,k,j,s,t; float S,L; /*尋找已分配表中對應登記項*/ s=0; while(used_tables.flag!=J|used_tables.flag=0)&s=n)/*在已分配表中找不到名字為J的作業(yè)*/ printf(找不到該作業(yè)n); return; /*修改已分配表*/ used_tables.flag=0; /*取得歸還分區(qū)的起始地址S和長度L*/ S=used_tables.address; L=used_tables.length; j=-1;k=-1;i=0; /*尋找回收分區(qū)的空閑上下鄰，上鄰表目k，下鄰表目j*/ while(im&(j=-1|k=-1) if(free_tablei.flag=1) if(free_tablei.address+free_tablei.length=S)k=i;/*找到上鄰*/ if(free_tablei.address=S+L)j=i;/*找到下鄰*/ i+; if(k!=-1) if(j!=-1) /* 上鄰空閑區(qū)，下鄰空閑區(qū)，三項合并*/ free_tablek.length=free_tablej.length+free_tablek.length+L; free_tablej.flag=0; else /*上鄰空閑區(qū)，下鄰非空閑區(qū)，與上鄰合并*/ free_tablek.length=free_tablek.length+L; else if(j!=-1) /*上鄰非空閑區(qū)，下鄰為空閑區(qū)，與下鄰合并*/ free_tablej.address=S; free_tablej.length=free_tablej.length+L; else /*上下鄰均為非空閑區(qū)，回收區(qū)域直接填入*/ /*在空閑區(qū)表中尋找空欄目*/ t=0; while(free_tablet.flag=1&t=m)/*空閑區(qū)表滿,回收空間失敗,將已分配表復原*/ printf(主存空閑表沒有空間,回收空間失敗n); used_tables.flag=J; return; free_tablet.address=S; free_tablet.length=L; free_tablet.flag=1; return; /*主存回收函數(shù)結(jié)束*/ int main( ) int i,a; float xk; char J; /*空閑分區(qū)表初始化：*/ free_table0.address=10240; /*起始地址假定為10240*/ free_table0.length=10240; /*長度假定為10240，即10k*/ free_table0.flag=1; /*初始空閑區(qū)為一個整體空閑區(qū)*/ for(i=1;im;i+) free_tablei.flag=0; /*其余空閑分區(qū)表項未被使用*/ /*已分配表初始化：*/ for(i=0;in;i+) used_tablei.flag=0; /*初始時均未分配*/ while(1) printf(選擇功能項:n0-退出n1-分配主存n2-回收主存n3-顯示主存）n); printf(選擇功項(0-3):n); scanf(%d,&a); switch(a) case 0: exit(0); /*a=0程序結(jié)束*/ case 1: /*a=1分配主存空間*/ printf(輸入作業(yè)名J和作業(yè)所需長度xk: ); scanf(%*c%c%f,&J,&xk); allocate(J,xk); /*分配主存空間*/ break; case 2: /*a=2回收主存空間*/ printf(輸入要回收分區(qū)的作業(yè)名); scanf(%*c%c,&J); reclaim(J); /*回收主存空間*/ break; case 3: /*a=3顯示主存情況*/ /*輸出空閑區(qū)表和已分配表的內(nèi)容*/ printf(輸出空閑區(qū)表：n起始地址 分區(qū)長度 標志n); for(i=0;im;i+) printf(%6.0f%9.0f%6dn,free_tablei.address,free_tablei.length, free_tablei.flag); printf( 按任意鍵,輸出已分配區(qū)表n); getch(); printf( 輸出已分配區(qū)表：n起始地址 分區(qū)長度 標志n); for(i=0;in;i+) if(used_tablei.flag!=0) printf(%6.0f%9.0f%6cn,used_tablei.address,used_tablei.length, used_tablei.flag); else