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操作系统课程设计报告

题目：动态分区内存管理

班级：计算机 1303 班

学号：2120131138

姓名：徐叶

指导教师：代仕芳

日期：2015.11.5

一、实验目的及要求

本实验要求用高级语言编写模拟内存的动态分区分配和回收算法（不考虑紧凑），以便加深理解并实现首次适应算法（ FF）、循环首次适应算法 (NF) 、最佳适应算法（ BF），最坏适应算法 (WF)的具体实现。

二、实验内容

本实验主要针对操作系统中内存管理相关理论进行实验，要求实验者编写一个程序，该

程序管理一块虚拟内存，实现内存分配和回收功能。

1）设计内存分配的数据结构（空闲分区表/ 空闲分区链），模拟管理64M 的内存块；

2）设计内存分配函数；

3）设计内存回收函数；

4）实现动态分配和回收操作；

5）可动态显示每个内存块信息

动态分区分配是要根据进程的实际需求，动态地分配内存空间，涉及到分区分配所用的

数据结构、分区分配算法和分区的分配回收。

程序主要分为四个模块：

（1）首次适应算法（ FF）

在首次适应算法中，是从已建立好的数组中顺序查找，直至找到第一个大小能满足要求的空

闲分区为止，然后再按照作业大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空

间令开辟一块新的地址，大小为原来的大小减去作业大小，若查找结束都不能找到一个满足

要求的分区，则此次内存分配失败。

（2）循环首次适应算法 (NF)

该算法是由首次适应算法演变而成，在为进程分配内存空间时，不再是每次都从第一个空间开

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，直至找到第一个能满足要求

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，为实现本算法，设

置一个全局变量 f ，来控制循环查找，当 f%N==0时，f=0 ；若查找结束都不能找到一个满足要求的分区，则此次内存分配失败。

（3）最佳适应算法 (BF)

最坏适应分配算法是每次为作业分配内存时，扫描整个数组，总是把能满足条件的，又是最

小的空闲分区分配给作业。

（4）最坏适应算法 (WF)

最坏适应分配算法是每次为作业分配内存时，扫描整个数组，总是把能满足条件的，又是最

大的空闲分区分配给作业。

系统从空闲分区链表中找到所需大小的分区，如果空闲分区大小大于分区大小，则从分

区中根据请求的大小划分出一块内存分配出去，余下的部分则留在空闲链表中。然后，将分

配区的首址返回给调用者。

当进程运行完回收内存时，系统根据回收区的首址，从空闲区中找到相应的插入点，此

时可能出现四种情况：

1、当空闲区的上下两相邻分区都是空闲区：将三个空闲区合并为一个空闲区。新空闲

区的起始地址为上空闲区的始址，大小为三个空闲区之和。空闲区合并后，取消可用表中下

2、当空闲区的上相邻区是空闲区：将释放区与上空闲区合并为一个空闲区，其起始地

址为上空闲区的起始地址，大小为上空闲区与释放区之和。合并后修改上空闲区对应的可用

表的表目项。

3、当空闲区的下相邻区是空闲区：将释放区与下空闲区合并，并将释放区的始址作为

合并区的始址。合并区的长度为释放区与下空闲区之和。合并后修改可用表中相应的表目项。

4、两相邻区都不是空闲区：释放区作为一个新空闲可用区插入可用表。

三、调试及运行

测试案例：

假定主存中按地址顺序依次有五个空闲区。始址地址分别为： 3K, 40K, 60K, 100K, 500K,空闲区大小依次为： 32k,10k,15k,228k,100k。现有五个作业J1,J2,J3,J4,J5。他们各需要主存 1k,10k,128k,28k,25k 。作业的完成顺序为： J5, J1,J3,J2,J4 ，每完成一个作业系统回收

为其分配的内存空间，使用回收算法，回收内存。

初始界面（输入）

主存分配情况

(1)首次适应算法

(2)循环首次适应算法

(3)最佳适应算法

(4)最坏适应算法

( 首次适应算法下 ) 分配内存

( 首次适应算法下 ) 回收内存

四、总结

老师布置这次的实验题目的一开始，自己根本不知道要干什么，因为在上课时对动态分

区分配这节内容学得没有很深刻，对许多东西一知半解，所以在上机时根本不知道如何下手，后来，将本章内容反复的看了几遍之后，终于有了自己的思路。

通过此次的学习，理解了内存管理的相关理论，掌握了连续动态分区管理的理论，通过

对实际问题的编程实现，获得实际应用和编程能力；充分了解了内存管理的机制实现，从而

对计算机的内部有了更深的认识，对于以后对操作系统的深入有很大的作用。

在做课程设计的过程中我遇到了不少问题，比如链表指针部分就很容易搞混，而且很多

地方不容易考虑全面，比如内存回收时空闲区的合并部分，要考虑释放的内存空间前后是否

为空闲区，若是，如何来合并，另外若用的是最佳适应算法，进行内存回收时还有考虑前后

空闲块地址是否相接，因为它是按照块的大小排序的，若不相接，即使两个块在链表中的位

置相邻，也不能合并，而且要注意每次分配或释放空间后都要对链表进行排序，这是由算法

思想决定的，这些条件都是在做的过程中逐步完善的，所遇到的这些问题通过询问同学和查

阅资料得以解决。

整个实验做完后，我对内存动态分区内存管理有了更加深刻的理解，我个人的编程能力

也得到了一定程度的提高。