操作系统原理 实验二 《内存分配回收Allocation Reclaim》

目录

一、实验目的

二、实验内容

三、实验方法

四、实验步骤

1.需求分析

2.概要设计

五、实验代码

六、实验结论

七、实验小结

一、实验目的

帮助了解在不同的存储管理方式下，应怎样实现主存空间的分配和回收。

二、实验内容

主存储器空间的分配和回收

在可变分区管理方式下，采用最先适应算法实现主存空间的分配和回收。

三、实验方法

本实验程序基于Qt，实现了内存分配和回收算法的图形化显示。可以直观地看到内存的分配情况。

1、自行假设主存空间大小，预设操作系统所占大小并构造未分分区表；

表目内容：起址、长度、状态（未分/空表目）

2、结合实验一，PCB增加为：

{PID，要求运行时间，优先权，状态，所需主存大小，主存起始位置，PCB指针}

3、采用最先适应算法分配主存空间；

4、进程完成后，回收主存，并与相邻空闲分区合并。

四、实验步骤

1.需求分析

1、自行假设主存空间大小，预设操作系统所占大小并构造未分分区表；

    表目内容：起址、长度、状态（未分/空表目）

2、结合实验一，PCB增加为：

    {PID，要求运行时间，优先权，状态，所需主存大小，主存起始位置，PCB指针}

3、采用最先适应算法分配主存空间；

4、进程完成后，回收主存，并与相邻空闲分区合并。

2.概要设计

1. 构建数据结构:

      构建一个MemoryItem类，来存储未分分区表表目的内容。其属性如下:

      在pcbcontroller类中新增一个MemoryList用来存储表目信息。

       在mainwindow界面中新增一个tableview以显示主存信息

        新增一个dashboard类显示仪表盘

     2.构建后台内存分配和回收的方法

     3.新增前端显示主存tableView的方法，并且改写开始运行，下一步运行，挂起等按钮的逻辑。(部分方法)：

     4.设计仪表盘

      重绘事件：触发界面重绘；
      传入的值的参数更新展示的值，触发事件重绘；
      绘制：最外围的线、中心最外层背景、中心文字背景、中心文字

五、实验代码

    见文章最下面的链接

六、实验结论

    最优适应分配算法的效率并不高（不仅要进行排序，还需要遍历），但是可以节省大空间，保证后来的进程尽量有空间可用；最差适应分配算法的分配效率应该是最高的，但是对空间的浪费比较多，不能保证后来的进程（特别是内存占用较大的进程）的空间分配；而最先适应分配算法应该是处于二者之间。三种算法各有优劣势，需要根据系统的具体分配情况斟酌考虑使用。

七、实验小结

本次实验，通过展示未分分区表和主存32KB空间的占用情况，使得自己在直观上更加理解了三种分配算法的不同（因为事先就决定了新加入的进程颜色要有区别，所以新加入的进程进入了哪块内存空间很明显，然后是未分分区表的数值、记录条数的变化也比较明显）；其次是内存合并算法，其实可以分两种方式实现：一是遍历整个未分分区表，相邻记录之间符合条件则进行合并；二是直接在该记录的下标上下相邻记录之间进行判定，符合条件则进行合并，显然前者比较潦撇（代码容易写），后者效率较高。最后是紧缩算法，需要获取总内存剩余空间，然后删除所有未分分区表记录后新加一条记录，这是对未分分区表的操作；紧缩还包含程序自身的内存浮动：将所有在内存中的进程组成集合，按照内存起址排序，然后结合占用空间将它们首尾相接，最后更新各个容器，总之实现起来还比较繁琐，需要详细的事先规划。

(本实验代码开源在https://github.com/cds007/CPU-Schedule-OS 上)

界面展示：

执行数据：

开始运行后的第一次显示：

(本实验代码开源在https://github.com/cds007/CPU-Schedule-OS 上)

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