操作系统实验报告总结.doc

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计算机科学与应用系课程设计报告操作系统原理

姓名学号

专业计算机科学与技术S日期2014 年 6 月 5 日题目动态分区分配算法的模拟

指

导

教

师

评

语指导教师成绩

操作系统课程设计

目录

1 题目简述 (2)

2 需求分析 (2)

2.1 设计思想 (2)

2.2 要求 (3)

2.3 任务 (3)

2.4 运行环境 (3)

2.5 开发工具 (3)

3 概要设计与详细设计 (3)

3.1 系统流程图 (3)

3.2 算法流程图 (4)

4 编码与实现 (10)

4.1 数据结构和算法设计 (10)

4.2 程序调试与截图 (10)

5 课程设计总结 (17)

17

参考文献 .....................................................................................................................

18

附录 ..............................................................................................................................

动态分区分配算法的模拟

1题目简述

动态分区分配是根据进程的实际需要，动态地为之分配存空间。在实现可变分区分配时，

将涉及到分区分配中所用到的数据结构、分配算法和分区的分配与回收操作。常用的数据结构有

空闲分区表和空闲分区链两种，分区分配算法主要有首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算

法等。

本次试验通过 C 语言进行编程调试并运行，形象地表现出动态分区分配方式，直观地展示了首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法对存的释放和回收方式之间的区别。加深了我对三

种算法优缺点的理解，帮助我了解一些数据结构和分配算法，进一步加深我对动态分区存储器管

理方式及其实现过程的理解。主要问题在于，如何解决三种算法对存的释放和回收空间的表示。

动态分区分配又称为可变分区分配，这种分配方式并不是事先将主存划分成一块块的分区，

而是在作业进入主存时，根据作业的大小动态地建立分区，并使分区的大小正好适适应作业的需

要。因此，分区中的大小是可变的，分区的数目也是可变的。

2需求分析

2.1 设计思想

（1）首次适应算法（ First_fit ）

空闲分区链以地址递增的次序连接。在分配存时，从联手开始顺序查找，直到找到一个大小

能满足要求的空闲分区为止；然后再按照作业大小，从该分区划出一块存空间给请求者，余下的

空闲分区仍然留在空闲链中。若从链首直至链尾都找不到一个能满足要求的分区，则此次存分配

失败。

（2）最佳适应算法（ Best_fit）

它从全部空闲区中找出能满足作业要求的、且大小最小的空闲分区，这种方法能使碎片尽量

小。为适应此算法，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区要按从小到大进行排序，自表头开始

查找到第一个满足要求的自由分区分配。该算法保留大的空闲区，但造成许多小的空闲区。

（4）最坏适应算法（ Worst_fit ）

最坏适应分配算法要扫描整个空闲分区或链表，总是挑选一个最大的空闲分区分割给作业使用。该算法要求将所有的空闲分区按其容量从大到小的顺序形成一空闲分区链，查找时只要看第

一个分区能否满足作业要求。优点是可使剩下的空闲分区不至于太小，产生碎片的几率最小，对

中、小作业有利，同时该算法查找效率很高。

（4）存回收（ Free）

将释放作业所在存块若改为空闲状态，删除其作业名，变为空。然后判断该空闲块是否与其

他空闲块相连，若释放的存空间与空闲块相连时，则合并其为同一个空闲链表，同时修改开始地

址及分区大小。

2.2 要求

（1）用 C++ 语言实现程序设计；

（2）利用结构体进行相关信息处理；

（3）画出查询模块的流程图；

（4）界面友好（良好的人机互交），程序要有注释。

2.3 任务

（1）掌握为实现多道程序并发执行，操作系统是如何通过作业调度选择作业进入存；

（2）系统如何为进入存的作业分配存空间，实现多道作业同时驻留存，就绪进程队列中的多个

进程是如何以分式方式共享 CPU，作业运行完成离开系统时，系统如何进行存回收，计算进程周转时间；

（3）画出所有模块的流程图；

（4）编写代码；

（5）程序分析与调试。

2.4 运行环境

（1） WINDOWS2000/XP 系统

（ 2） Microsoft Visual C++ 6.0编译环境

2.5 开发工具

C++ 语言

本程序采用 C 语言编写，在Windows 下的 Visual C++ 环境下编译，模拟可变分区存储管理

方式的存分配与回收。

3概要设计与详细设计

3.1 系统流程图

3.1.1 系统流程图

图 3.1.1系统流程图3.2 算法流程图

3.2.1 存分配流程图

图 3.2.1存分配流程图3.2.2.首次适应算法流程图

图 3.2.2首次适应算法流程图3.2.3 最佳适应算法流程图

图 3.2.3最佳适应算法流程图3.2.4最坏适应算法流程图

图 3.2.4最坏适

应算法流程图

3.2.5 存回收流程图

图 3.2.5存回收流程图

4编码与实现

4.1 数据结构和算法设计

相关数据结构定义：

空闲分区结构：typedef struct freearea()

线性链表结构：typedef struct DuLNode()

带头结点存空间链表结构：Status Initblock()

存分配： Status alloc()

显示主存： void show （）

测试类（主函数类）：class TestForMemManage

4.2 程序调试与截图

1)首界面

2)首次适应算法

测试数据：为作业申请空闲区 800KB。作业 1 申请资源 100kb ，作业 2 申请资源 120kb ，作业 3 申请资源 130kb ，作业 4 申请资源 140kb ，释放作业 1 和作业 3 ，作业 5 申请资源 160kb ，这时，按照表从头开始查询，第一个找到满足条件的就停止查找，并分配资源。运行结果如下图

所示：

3)最佳适应算法

测试数据：为作业申请空闲区 800KB。作业 1 申请资源 105kb ，作业 2 申请资源 115kb ，作业 3 申请资源 125kb ，作业 4 申请资源 135kb ，释放作业 2 和作业 4 ，作业 5 申请资源 145kb ，这时，在每次的分配存中，总是找到既满足要求又是最小空闲分区，然后分配资源，这样，就避

免了“大材小用”的问题。运行结果如下图所示：

4)最坏适应算法

测试数据：为作业申请空闲区 800KB。作业 1 申请资源 80kb ，作业 2 申请资源 100kb ，作业 3 申请资源 120kb ，作业 4 申请资源 140kb ，释放作业 1 和作业 3，作业 5 申请资源 160kb ，这时，在扫描整个空闲分区链表时，总是找到既满足要求又是最大空闲分区，然后把它分割给作业。运

行结果如下图所示：

5课程设计总结

为期五周的课程设计，对于我个人来说是相当有难度的。在设计的过程中，有很多问题不是

很清楚，所以做起来就就很困难，刚开始的时候都有点无从下手的感觉。很多时候在遇到问题时，基本知识都了解，但是就不知道怎么才能把它们都整合到一块，也就是说知识都是很零散的，没

有一个完整的系统。而且，又由于基础知识不牢固，使得我在这次的课程设计中感到更加力不从

心。

在设计的过程中，每走一步就会发现，思路想出来很容易，但涉及到实现的时候，总是有点

手无足措。对于本次的课程设计，里面还有很多需要改进的地方。一个程序的顺利出炉，少不了

反复地调试和修改。在调试的过程中，总是会发生很多错误，但在解决这些错误的时候，开始很

模糊的概念就会变得越来越清晰。其实很多错误都是很类似的，只要解决了一个，其余的就会迎

刃而解了。

“千里之行，始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义，我今

天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下

坚实的基础。这次的课程设计，使我树立了正确的设计思想，培养实事、严肃认真、高度负责的

学习作风，加强操作能力的训练和培养严谨的科学作风更尤为重要。在这次设计过程中，充分体

现出自己单独设计课程的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的

喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

通过本次实验，我掌握了实现多道程序并发执行，操作系统是如何通过作业调, 选择作业进入存以及系统是如何为进入存的作业分配存空间，实现多道作业同时驻留存，就绪进程队列中的

多个进程是如何以分式方式共享CPU，作业运行完成离开系统时，系统如何进行存回收。

最后，感谢我们的荆立夏老师，老师严谨细致、一丝不苟的作风将会一直是我工作、学习中的

榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的教学思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每个实验细

节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很

顺利的完成了这次课程设计。祝愿老师您在以后的工作和生活中继续保持健康的身体和愉快的心

情，再次感谢！同时，也很感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到

同学的友谊和温暖。

参考文献

[1]玲玲 . C 语言程序设计 [M]. 大学出版社， 2010.1

[2]谭浩强．程序设计基础与 C 语言．：大学出版社， 2010.1

[3] 严蔚敏、吴伟民等．数据结构（ C 语言版）．北京：清华大学出版社，2008 ．

[4]汤子瀛、梁红兵等．《计算机操作系统第三版》．北京：电子科技大学出版社， 2009 ．

附录

源代码

#include

#include

#define Free 0 // 空闲状态

#define Busy 1 // 已用状态

#define OK 1 // 完成

#define ERROR 0 // 出错

#define MAX_length 800 //最大存空间为800KB typedef int Status;

typedef struct freearea//定义一个空闲区说明表结构

{

int ID;// 分区号

long size;// 分区大小

long address; // 分区地址

int state;// 状态

}ElemType;

//----------线性表的双向链表存储结构------------ typedef struct DuLNode //double linked list

{

ElemType data;

struct DuLNode *prior; //前趋指针

struct DuLNode *next;// 后继指针

}DuLNode,*DuLinkList;

DuLinkList block_first; // 头结点

DuLinkList block_last; // 尾结点

Status alloc(int);// 存分配

Status free(int); // 存回收

Status First_fit(int,int);// 首次适应算法

Status Best_fit(int,int); // 最佳适应算法

Status Worst_fit(int,int); //最坏适应算法

void show();// 查看分配

Status Initblock();// 开创空间表

//----------开创带头结点的存空间链表---------- Status Initblock()

{

block_first=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));

block_last=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));

block_first->prior=NULL;

block_first->next=block_last;

block_last->prior=block_first;

block_last->next=NULL;

block_last->data.address=0;