动态分区分配存储管理系统

动态分区分配存储管理系统学院专业学号学生姓名指导教师姓名2014年3月19 日一、课题要求课程设计的目的：操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。

● 进一步巩固和复习操作系统的基础知识。

● 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。

● 提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。

● 提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C 语言进行程序设计的能力。

设计内容：用高级语言编写和调试一个动态分区内存分配程序，演示实现下列两种动态分区分配算法1. 首次适应算法2. 循环首次适应算法设计要求：1. 内存中有0-100M 的空间为用户程序空间，最开始用户空间是空闲的2. 作业数量、作业大小、进入内存时间、运行时间需要通过界面进行输入3. 可读取样例数据（要求存放在外部文件中）进行作业数量、作业大小、进入内存时间、运行时间的初始化4. 根据作业进入内存的时间，采用简单的先进先出原则进行从外存到内存的调度，作业具有等待（从外存进入内存执行）、装入（在内存可执行）、结束（运行结束，退出内存）三种状态。

（为了简化，不考虑CPU 的调度与切换，运行时间为作业在内存中驻留的时间）5. 能够自动进行内存分配与回收，可根据需要自动进行紧凑与拼接操作，所有过程均有动态图形变化的显示6. 采用可视化界面，可随时暂停显示当前内存分配和使用情况图。

设计结束需提交下列资料：1、课程设计报告。

报告中至少应包括：相关操作系统的知识介绍，程序总的功能说明、程序各模块的功能说明、程序设计的流程图、源程序清单。

2、源程序和编译连接后的可执行程序文件。

时间安排：分析设计贮备阶段（1 天）编程调试阶段（7 天）写课程设计报告、考核（2 天）二、算法思想1、定义基本结构：1作业结构：typedef struct JOB{int num; //作业号int size; //作业大小int ctime; //作业进入时间int rtime; //作业运行时间int state; //作业状态}Job;2)分区结构：typedef struct DuLNode{int ID; //分区号int start; //开始地址int size; //大小int state; //0=尚未使用1=使用2=释放struct DuLNode *prior;//前向指针struct DuLNode *next; //后向指针}DuLNode, * DuLinkList;2、基本操作：int Firstfit(int);//首次适应算法int Next_fit(int); //循环首次适应算法void showJob(int); //显示作业表void showPartiton(DuLinkList);//显示分区表DuLinkList InitpartitionList(DuLinkList &p);//初始化void huishou(DuLinkList pl3,DuLinkList &pl);//回收函数int Putin(int &n);//输入函数，输入作业相关信息3、首次适应算法空闲分区链以地址递增的次序链接，分配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到一个大小能满足要求的空闲分区为止；然后再按照作业的大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，取消的空闲分区仍留在空闲链中。

若从链首直至链尾都不能找到一个能满足要求的分区，则此次内存分配失败，返回。

4、循环首次适应算法在为进程分配内存空间时，不再是每次都从链首开始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到一个能满足要求的空闲分区，从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。

三、主要功能模块流程图主函数：首次适应算法：循环首次适应算法四、系统测试1、输入界面2、首次适应算法：3、循坏首次适应算法：五、源程序#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <iostream.h>#include <windows.h>#define Free 0#define Use 1#define MAX_length 100 //最大内存空间为100MB//--------------作业结构体数组----------------------------typedef struct JOB{int num; //作业号int size; //作业大小int ctime; //作业进入时间int rtime; //作业运行时间int state; //作业状态}Job;typedef struct DuLNode{int ID; //分区号int start; //开始地址int size; //大小int state; //0=尚未使用1=使用2=释放struct DuLNode *prior;//前向指针struct DuLNode *next; //后向指针}DuLNode, * DuLinkList;//-------------------------------------------------------------------------------int Firstfit(int);//首次适应算法int Next_fit(int); //循环首次适应算法void showJob(int); //显示作业表void showPartiton(DuLinkList);//显示分区表//-----------------------------------------------------------------------------//---------------------------全局变量------------------------------------------- int f;Job *A; //排序前Job *a; //排序后Job *temp;//--------------------------------------------------------------------------------//------------------------初始化--------------------------------------------------- DuLinkList InitpartitionList(DuLinkList &p){p=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));//申请空间if(!p)exit(0);p->size=100; //初始化大小printf("输入分区首地址:");scanf("%d",&p->start);p->state=0; //状态置空闲p->ID=0; //分区号p->next=NULL;p->prior=NULL;return p;}//------------------------------------------------------------------------------//-----------------------------输入函数--------------------------------------------- int Putin(int &n){int i;Job temp;printf("输入作业个数:");scanf("%d",&n);a=(Job*)malloc(n*sizeof(Job));A=(Job*)malloc(n*sizeof(Job));for(i=0;i<n;i++){printf("\n");printf("作业号:");scanf("%d",&a[i].num);printf("作业大小:");scanf("%d",&a[i].size);printf("作业进入时间:");scanf("%d",&a[i].ctime);printf("作业运行时间:");scanf("%d",&a[i].rtime);a[i].state=0; //默认状态为FreeA[i] = a[i];}for(int j = 0;j < n;j++)for(i = j;i< n;i++)if(a[j].ctime > a[i].ctime){temp = a[j];a[j] = a[i];a[i] = temp;}//冒泡排序freopen("data.txt","w",stdout);for (i = 0;i < n;i++){printf("%d %d %d %d\n",a[i].num,a[i].size,a[i].ctime,a[i].rtime); }fclose(stdout);freopen("CON","w",stdout);printf("保存成功\n\n");return 1;}//---------------------------------------------------------------------------------------- //-----------------------------读文件----------------------------------------------------- int order(int &n){Job temp;printf("Input the number of the task:\n");scanf("%d",&n);a=(Job*)malloc(n*sizeof(Job));freopen("data.txt","r",stdin);for(int i=0;i<n;i++){scanf("%d",&a[i].num);scanf("%d",&a[i].size);scanf("%d",&a[i].ctime);scanf("%d",&a[i].rtime);}fclose(stdin);freopen("CON","r",stdin);for(int j = 0;j < n;j++)for(i = j;i< n;i++)if(a[j].ctime > a[i].ctime){temp = a[j];a[j] = a[i];a[i] = temp;}return 1;}//------------------------------------------------------------------------//-------------------------显示分区-------------------------------void showPartition(DuLinkList pl){printf("\n分区表\n");printf("---------------------------------------\n");printf("开始地址\t分区号\t大小状态\n");printf("---------------------------------------\n");while(pl){printf(" %d\t\t%d\t%d\t",pl->start,pl->ID,pl->size);if(pl->state == 0)printf("空闲\n");if(pl->state == 1)printf("已分配\n");pl=pl->next;}printf("---------------------------------------\n");}//-------------------------------------------------------------------------//---------------------------------回收函数---------------------------------void huishou(DuLinkList pl3,DuLinkList &pl){while(pl3){if(pl3->state==0){if(pl3->next&&pl3->prior&&pl3->prior->state==0&&pl3->next->state==1){pl3->size+=pl3->prior->size;pl3->start=pl3->prior->start;pl3->state=0;pl3->ID=0;if(pl3->prior->prior){pl3->prior->prior->next=pl3;pl3->prior=pl3->prior->prior;}else{pl3->prior=pl3->prior->prior;pl=pl3;pl3=pl;}}else if(pl3->prior&&pl3->next&&pl3->next->state==0&&pl3->prior->state==1) {pl3->size+=pl3->next->size;pl3->state=0;pl3->ID=0;if(pl3->next->next){pl3->next->next->prior=pl3;pl3->next=pl3->next->next;}else{pl3->next=pl3->next->next;}}else if(!pl3->prior){if(pl3->next->state==0){pl3->size+=pl3->next->size;pl3->state=0;pl3->ID=0;if(pl3->next->next)pl3->next->next->prior=pl3;pl3->next=pl3->next->next;}else{pl3->state=0;}}else if(!pl3->next){if(pl3->prior->state==0){pl3->size+=pl3->prior->size;pl3->state=0;pl3->ID=0;pl3->start=pl->start;if(pl3->prior->prior){pl3->prior->prior->next=pl3;pl3->prior=pl3->prior->prior;}else{ pl3->prior=NULL;pl=pl3;pl3=pl;}}else{pl3->state=0;}}else if(pl3->next&&pl3->prior&&pl3->next->state==0&&pl3->prior->state==0) {pl3->size=pl3->size+pl3->next->size+pl3->prior->size;pl3->state=0;pl3->ID=0;pl3->start=pl3->prior->start;if(pl3->next->next)pl3->next->next->prior=pl3;if(pl3->prior->prior){pl3->prior->prior->next=pl3;pl3->next=pl3->next->next;pl3->prior=pl3->prior->prior;}else{pl3->next=pl3->next->next;pl3->prior=pl3->prior->prior;pl=pl3;pl3=pl;}}}pl3=pl3->next;}}//--------------------------------------------------------------------------------------//----------------------------------首次适应算法--------------------------------------- void Firstfit(DuLinkList block_first,int n){int t=1;int num=n;while(t&&num){DuLinkList pl1=block_first,pl2,pl3=block_first;printf("时钟:%d\n",t);DuLNode *p=block_first;DuLNode *q=block_first;for(int m=0;m<n;m++){if(t==a[m].ctime+a[m].rtime){num-=1;a[m].state=2;while(q){if(q->ID==a[m].num){q->state=Free;}q=q->next;}showJob(n);showPartition(block_first);}}for( m=0;m<n;m++){if(a[m].ctime==t){a[m].state=1;printf("作业:%d开始运行,对其分配!",a[m].num);}}for( m=0;m<n;m++){if(t==a[m].ctime){while(pl1&&(pl1->state == 1||pl1->size<a[m].size)) pl1=pl1->next;if(pl1){pl2=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));pl2->start=pl1->start+a[m].size;pl2->state=0;pl2->ID=0;pl2->size=pl1->size-a[m].size;if(pl2->size>5){pl1->size=a[m].size;pl1->state=1;pl1->ID=a[m].num;if(pl1->next)pl1->next->prior=pl2;pl2->next=pl1->next;pl2->prior=pl1;pl1->next=pl2;pl1=block_first;}else{pl1->state=1;pl1->ID=a[m].num;}showJob(n);showPartition(block_first); }else{cout<<"内存不足，等待释放"<<endl;for(int i=m;i<n;i++){a[i].ctime+=1;}p=block_first;huishou(p, block_first);}}}t+=1;}}//---------------------------------------------------------------//---------------------------显示作业----------------------------void showJob(int n){printf("\n作业表:\n");printf("--------------------------------------------------------------\n");printf(" 作业号\t大小\t进入时间\t运行时间\t状态\n");printf("--------------------------------------------------------------\n");for(int m=0;m<n;m++){printf(" %d\t %d\t%d\t %d\t",a[m].num,a[m].size,a[m].ctime,a[m].rtime);if(a[m].state == 0)printf(" 等待\n");if(a[m].state == 1)printf(" 装入\n");if(a[m].state == 2)printf(" 结束\n");}printf("--------------------------------------------------------------\n");}//---------------------------------------------------------------------//-------------------- 循环首次适应算法------------------------void Nextfit(DuLinkList block_first,int n){int t=1;int num=n;DuLinkList flag;flag=block_first;while(t&&num){DuLinkList pl1=block_first,pl2,pl3=block_first; printf("时钟:%d\n",t);DuLNode *p=block_first;DuLNode *q=block_first;for(int m=0;m<n;m++){if(t==a[m].ctime+a[m].rtime){num-=1;a[m].state=2;while(q){if(q->ID==a[m].num){q->state=Free;}q=q->next;}showJob(n);showPartition(block_first);}}for( m=0;m<n;m++){if(a[m].ctime==t){a[m].state=1;printf("作业:%d开始运行,对其分配!",a[m].num);}}for( m=0;m<n;m++){if(t==a[m].ctime){while(flag&&(flag->state == 1||flag->size<a[m].size)) flag=flag->next;pl1=flag;if(pl1){pl2=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));pl2->start=pl1->start+a[m].size;pl2->state=0;pl2->ID=0;pl2->size=pl1->size-a[m].size;if(pl2->size>5){pl1->size=a[m].size;pl1->state=1;pl1->ID=a[m].num;if(pl1->next)pl1->next->prior=pl2;pl2->next=pl1->next;pl2->prior=pl1;pl1->next=pl2;pl1=block_first;}else{pl1->state=1;pl1->ID=a[m].num;}flag=pl2;showJob(n);showPartition(block_first); }else{cout<<"内存不足，等待释放"<<endl;for(int i=m;i<n;i++){a[i].ctime+=1;}p=block_first;huishou(p, block_first);flag=block_first;}}}t+=1;}}//------------------------------------------------------------------------------------- //----------------------------界面输入--------------------------------------------- void inputchoice(int &ch){cout<<" "<<endl;cout<<"1.首次适应算法"<<endl;cout<<"2.循环首次适应算法"<<endl;cout<<"3.退出"<<endl;cout<<" "<<endl;cout<<"请输入选择："<<endl;scanf("%d",&ch);}//-------------------------------------------------------------------------------------- void main(){ DuLinkList p;int n,ch;ch = 0;f = 1;cout<<" "<<endl;cout<<" 动态分区分配存储管理系统"<<endl;cout<<" "<<endl;Putin(n);while(f){inputchoice(ch);switch(ch){case 1:InitpartitionList(p);Firstfit(p,n);ch = 0;break;case 2:InitpartitionList(p);Nextfit(p, n);ch = 0;break;case 3:f = 0;break;}}}。