內存管理模型的設計與實現

1、操作系統(tǒng)課程實驗報告學生姓名：尹朋班 學 號：111131 指導教師：袁國斌中國地質大學信息工程學院2015 年1 月4 日實習題目：內存管理模型的設計與實現【需求規(guī)格說明】對內存的可變分區(qū)申請采用鏈表法管理進行模擬實現。要求：1.對于給定的一個存儲空間自己設計數據結構進行管理，可以使用單個鏈表，也可以使用多個鏈表，自己負責存儲空間的所有管理組織，要求采用分頁方式 （指定單元大小為頁，如4k，2k，進程申請以頁為單位） 來組織基本內容；2.當進程對內存進行空間申請操作時，模型采用一定的策略（如：首先利用可用的內存進行分配，如果空間不夠時，進行內存緊縮或其他方案進行處理）對進程給予指定的內存分配

2、；3.從系統(tǒng)開始啟動到多個進程參與申請和運行時，進程最少要有3 個以上，每個執(zhí)行申請的時候都要能夠對系統(tǒng)當前的內存情況進行查看的接口；4.對內存的申請進行內存分配，對使用過的空間進行回收，對給定的某種頁面調度進行合理的頁面分配。5.利用不同的顏色代表不同的進程對內存的占用情況，動態(tài)更新這些信息?！舅惴ㄔO計】（1）設計思想：通過建立一個鏈表，來描述已分配和空閑的內存分區(qū)。對于每一個分區(qū)，它可能存放了某個進程，也可能是兩個進程間的空閑區(qū)。鏈表中的每一個結點，分別描述了一個內存分區(qū)，包括它的起始地址、長度、指向下一個結點的指針以及分區(qū)的當前狀態(tài)。在基于鏈表的存儲管理中, 當一個新的進程到來時, 需要

3、為它分配內存空間, 即為它尋找某個空閑分區(qū),該分區(qū)的大小必須大于或等于進程的大小. 最先匹配法 : 假設新進程的大小為m,那么從鏈表的首節(jié)點開始, 將每一個空閑節(jié)點的大小與 m相比較 , 直到找到合適的節(jié)點. 這種算法查找的節(jié)點很少, 因而速度很快 . 最佳匹配算法 : 搜索整個鏈表 , 將能夠裝得下該進程的最小空閑區(qū)分配出去. 最壞匹配法：在每次分配的時候, 總是將最大的那個空閑區(qū)切去一部分, 分配給請求者 .它的依據是當一個很大的空閑區(qū)被切割成一部分后, 可能仍然是一個比較大的空閑區(qū) ,從而避免了空閑區(qū)越分越小的問題. （2）設計表示：分區(qū)結點設計： template class chai

4、nnode friend chain; public: char pro; /內存塊存放的程序名 o 代表操作系統(tǒng)代表空閑區(qū) t size; /內存塊的大小 t begin; /內存塊起始地址 chainnode *link; /下一個內存塊 ; template 分區(qū)鏈表設計： class chain public: chain() first=null; chain(); int ff(int manage,char pro,int size); void assign(chainnode *q,char pro,int size);/動態(tài)分配內存 int bf(int manage,ch

5、ar pro,int size); / 最佳適應法 int wf(int manage,char pro,int size); / 最壞適應法 int delpro(int manage,char pro); / 撤銷進程，可能要進行內存塊的合并void del_pro(int manage); void init(int manage); / 內存的初始化void assign_pro(int manage) ; / public: chainnode *first; chainnode *p; ; （3）詳細設計表示：main() childmenu( intmanage) / 子菜sho

6、w()/顯示內存使用情況/ 給進程 pro 根據選擇情況分配內存/ 最先適應法 /最佳適應法 /最壞適應法【調試報告】assign_pro(manage) wf(manage,pro,size) ff(manage,pro,size) bf(manage,pro,size) 【附錄】#include #include #include template class chainnode friend chain; public: char pro; /內存塊存放的程序名o 代表操作系統(tǒng)代表空閑區(qū) t size; /內存塊的大小 t begin; /內存塊起始地址 chainnode *link;

7、 /下一個內存塊 ; template class chain public: chain() first=null; chain(); int ff(int manage,char pro,int size); void assign(chainnode *q,char pro,int size); / 動態(tài)分配內存 int bf(int manage,char pro,int size); / 最佳適應法 int wf(int manage,char pro,int size); / 最壞適應法 int delpro(int manage,char pro); / 撤銷進程，可能要進行內存

8、塊的合并void del_pro(int manage); void init(int manage); / 內存的初始化void assign_pro(int manage) ; / public: chainnode *first; chainnode *p; ; memory *base; / 代表內存，一個頭指針, 內存總大小為256k /int snum=20,50,30,45,54,52; /void assign(memory *q,char pro,int size); void init(int manage) / 內存的初始化 memory *p,*q; if(base!=

9、null) / 這一塊是釋放鏈表 p=base; while(p) q=p-next; delete p; p=q; base=new memory; /操作系統(tǒng)，大小5k, 起始地址是0k base-begin=0; base-pro=o; base-size=5; if(manage=0) / 靜態(tài)內存，初始化7 個內存塊，第一個內存塊是操作系統(tǒng) p=base; q=new memory; / 空閑塊 1，大小 20，起始地址5k q-begin=5; q-pro=0; q-size=20; p-next=q; p=q; q=new memory; / 空閑塊 2，大小 50，起始地址25

10、k q-begin=25; q-pro=0; q-size=50; p-next=q; p=q; q=new memory; / 空閑塊 3，大小 30，起始地址75k q-begin=75; q-pro=0; q-size=30; p-next=q; p=q; q=new memory; / 空閑塊 4，大小 45，起始地址105k q-begin=105; q-pro=0; q-size=45; p-next=q; p=q; q=new memory; / 空閑塊 5，大小 54，起始地址150k q-begin=150; q-pro=0; q-size=54; p-next=q; p=q

11、; q=new memory; / 空閑塊 6，大小 52，起始地址204k q-begin=204; q-pro=0; q-size=52; p-next=q; q-next=null; else / 動態(tài)內存，只有一個大的內存塊 p=new memory; / 空閑塊 251k, 起始地址是5k p-begin=5; p-pro=0; p-size=251; p-next=null; base-next=p; void assign(memory *q,char pro,int size) / 動態(tài)，給進程pro 在內存塊q-next 上分配 size 大小， q 不為空且 q-next

12、不為空 / 因為要進行插入操作，所以傳的是要分配內存塊的前指針memory *p=q-next; memory *temp=new memory; temp=new memory; / 代表進程 pro 的內存塊temp-begin=p-begin; temp-size=size; temp-pro=pro; q-next=temp; if(p-size!=size) / 插入的內存塊小于空閑區(qū)塊 p-size=p-size-size; p-begin=temp-begin+temp-size; temp-next=p; else / 插入的內存塊等于空閑區(qū)塊 temp-next=p-next

13、; delete p; int ff(int manage,char pro,int size) / 最先適應法 memory *p=base; memory *q=p; while(p) / 遍歷內存找到第一個適合進程pro 的內存塊，保存它的前指針 if(p-sizepro!=0) q=p; p=p-next; else break; if(p=null)return 0; / 沒找到 , 返回 0 else / 找到了 , 返回 1 if(manage=0)p-pro=pro; / 靜態(tài)，直接讓進程進駐內存else assign(q,pro,size); / 動態(tài)，調用 assign 來

14、給進程 pro 分配 return 1; int bf(int manage,char pro,int size) / 最佳適應法 memory *p=base,*temp=null,*q,*front; int min=256; while(p) / 遍歷內存找到最佳的內存塊，保存它的前指針 if(p-pro=0&p-size=size&minp-size) min=p-size; front=q; temp=p; q=p; p=p-next; if(temp=null)return 0; / 沒找到 , 返回 0 else if(manage=0)temp-pro=pro;

15、 / 靜態(tài)，直接讓進程進駐內存else assign(front,pro,size); / 動態(tài)，調用assign 來給進程 pro 分配 return 1; int wf(int manage,char pro,int size) / 最壞適應法 memory *p=base,*temp=null,*q,*front; int max=0; while(p) / 遍歷內存，找到最大的一塊內存 if(p-pro=0&p-size=size&maxsize) max=p-size; front=q; temp=p; q=p; p=p-next; if(temp=null)retu

16、rn 0; / 沒找到 , 返回 0 else / 找到了 , 返回 1 if(manage=0)temp-pro=pro; / 靜態(tài)，直接讓進程進駐內存else assign(front,pro,size); / 動態(tài)，調用assign 來給進程 pro 分配 return 1; int delpro(int manage,char pro) / 撤銷進程，可能要進行內存塊的合并 memory *p=base,*q; while(p) / 遍歷內存，尋找進程pro if(p-pro!=pro) q=p; p=p-next; else break; if(p=null)return 0; /

17、沒找到 , 返回 0 else / 找到了 , 返回 1 if(manage=0)p-pro=0; /靜態(tài)內存，直接撤銷進程，不用內存塊合并else / 動態(tài)內存，可能要進行內存合并，分4 種情況 if(q-pro!=0) if(p-next=null|p-next-pro!=0) / 前后內存塊都不是空閑塊p-pro=0; else / 前內存塊不是空閑塊，后內存塊是空閑塊 q-next=p-next; p-next-begin=p-begin; p-next-size=p-size+p-next-size; delete p; else if(p-next=null|p-next-pro!

18、=0) / 前內存塊是空閑塊，后內存塊不是空閑塊 q-next=p-next; q-size=q-size+p-size; delete p; else / 前后內存塊都是空閑塊 q-next=p-next-next; q-size=q-size+p-size+p-next-size; delete p-next; delete p; return 1; void print(char ch,int begin,int size) / 根據內存塊內容，格式化輸入一塊內存塊 switch(ch) case o:printf(操作系統(tǒng)區(qū)t%3dkt%3dk%3dkn,size,begin,begi

19、n+size-1);break; case 0 :printf(空閑區(qū)t%3dkt%3dk%3dkn,size,begin,begin+size-1);break; default :printf(進程%c t%3dkt%3dk%3dkn,ch,size,begin,begin+size-1);break; void show() / 格式化顯示內存的儲存情況 memory *p=base; int count=1; cout 內存現在的儲存情況是：pro,p-begin,p-size); p=p-next; void del_pro(int manage) / 撤銷進程 pro ，調用 de

20、lpro memory *p=base; char pro,result; coutpro; if(pro=o)cout操作系統(tǒng)不可撤銷endl; else result=delpro(manage,pro); if(result=0)cout沒有找到進程 pro, 撤銷失敗 endl; else cout進程 pro 撤銷成功 endl; void assign_pro(int manage) / 給進程 pro 根據選擇情況分配內存 int size,result=-1; char choose ,pro; coutpro; coutsize; cout 請選擇分配算法：1，最先適應法。 2，最佳適應法。 3，最壞適應法choose; switch(choose) case 1: result=ff(manage,pro,size); break; case 2: result=bf(manage,pro,size); break; case 3: result=wf(manage,pro,size); break; if(result=0)cou