内存管理、分配与回收模拟实验.docx

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1、姓名学号实验成绩华中师范大学计算机科学系实验报告书实验题目：内存管理、分配与回收课程名称：操作系统主讲教师：辅导教师：课程编号：班级：实验时间：一、实验目的：（1）掌握内存分区管理的基本思想，理解内存分配表。（2）深入理解可变分区的内存分配策略，掌握首先适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。（3）掌握内存碎片产生的途径以及解决碎片的方法——拼接技术。（4）实现分区的回收。针对内存管理的相关活动，研究内存空闲队列的动态组织与管理问题，以及在此基础上执行的内存分配与回收活动。二、实验内容：本实验将利用伙伴系统来组织内存空闲块

2、队列和已使用内存块队列。从初始化快照、某一组作业申请内存块前的快照、分配成功后的快照等状态出发，结合内存分配原语（算法）和内存回收原语（算法）的实现，结合实际内存块的动态分配与回收情况（某一快照），研究内存空闲块队列的组织、变化及其队列管理方面的问题。具体内容如下：（1）实现内存分配算法和内存回收算法。（2）以伙伴系统的组织方式管理内存空闲队列和已使用内存块队列，具体的组织策略应分别考虑首次适应策略、最佳适应策略和最坏适应策略。（3）考虑在某一内存使用一段时间的快照，给出一组作业的内存申请，判断该申请是否可以被满足。三、

3、实验要求（1）分配算法中切割空闲区是从低地址开始；（2）需考虑门限值情况，门限值是指切割空闲区后剩下的区域若小于一个用户给定的值时，就不切割该空闲区，统统分给申请者，这个值由用户指定；（3）回收算法需要考虑上邻、下邻、上下邻和不相邻四种情况。四、实验环境：实践平台：windows编写环境：CodeBlocks编译器：g++五、实验设计原理（1）可变分区基本思想可变分区是指系统不预先划分固定分区，而是在装入程序时划分，使程序分配的大小正好等于程序的需求量，且分区的个数是可变的，这样有较大的灵活性，较之固定分区能获得更好的内

4、存利用率。其状态如图所示：（2）内存分配表内存分配表由两张表格组成：一张是已分配表，记录已装入的程序在内存中占用分区的起始地址和长度，并表之位指出占用分区的程序名；另一张是空闲区表，记录内存中可供分配的空闲区的起始地址和长度，用标志位指出该分区是未分配的空闲区。其基本结构如图所示：（3）分配策略①首次适应算法（FirstFit）：从空闲分区表的第一个表目起查找该表，把最先能够满足要求的空闲区分配给作业，这种方法的目的在于减少查找时间。为适应这种算法，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区要按地址由低到高进行排序。该算法优先使

5、用低址部分空闲区，在低址空间造成许多小的空闲区，在高地址空间保留大的空闲区。②最佳适应算法（BestFit)：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。③最差适应算法（WorstFit)：从全部空闲区中找出能满足作业要求的、且大小最大的空闲分区，从而使链表中的结点大小趋于均匀，适用于请求分配的内存大小范围较窄的系统。为适应此

6、算法，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区按大小从大到小进行排序，自表头开始查找到第一个满足要求的自由分区分配。该算法保留小的空闲区，尽量减少小的碎片产生。（4）碎片拼接采用可变分区存储管理方案后，经过一段时间的分配回收，内存中会存在很多很小的空闲块。需要在适当时刻进行碎片整理，通过内存中移动程序，把所有空闲碎片合并成一个连续的大空闲区且放在内存的一端，而把所有程序占用区放在内存另一端。（5）分区的回收当用户执行结束后，系统要收回已经使用完毕的分区，将其记录在空闲区表中。一般情况下应考虑四种情况：1.回收分区的上邻分区是空

7、闲的，需要将这两个相邻的空闲分区合并成一个更大的空闲区，然后修改空闲区表。2.回收分区的下邻分区是空闲的，需要将这两个相邻的空闲分区合并成一个更大的空闲区，然后修改空闲区表。3.回收分区上下邻区都是空闲的，需要将三者合并成一个更大的空闲区，然后修改空闲表。4.回收区的上邻下邻区都不是空闲的，则直接将空闲区记录在空闲表中。五、实验详细实现过程与算法流程（一）数据结构1.作业结构本实验的重点是对内存的管理、分配与回收，所以作业的内部结构简单，仅包含：进程名（name）、程序大小（size）和内部指针（next），其结构如图：

8、2.分配表结构本实验的分配表结构包含：进程名兼区名（name）、地址（address）、程序大小（size）、状态（state）和内部指针（next），其结构如图：2.队列结构作业队列（joblist）、占用表队列（occupiedlist）和空闲表队列（blanklist）。其结构如图所示：（二）程序结构思维导图六