内存的申请与释放

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1、105k10k14k26k32k128k实习四实习四 主存储器空间的分配和回收主存储器空间的分配和回收一、实习内容一、实习内容 主存储器空间的分配和回收。 二、实习目的二、实习目的 一个好的计算机系统不仅要有一个足够容量的、存取速度高的、稳定可靠的主存储器， 而且要能合理地分配和使用这些存储空间。当用户提出申请存储器空间时，存储管理必须 根据申请者的要求，按一定的策略分析主存空间的使用情况，找出足够的空闲区域分配给 申请者。当作业撤离或主动归还主存资源时，则存储管理要收回作业占用的主存空间或归 还部分主存空间。主存的分配和回收的实现虽与主存储器的管理方式有关的，通过本实习 帮助学生理解在不同的

2、存储管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。 三、实习题目三、实习题目 本实习模拟在两种存储管理方式下的主存分配和回收。 第一题：在可变分区管理方式下采用最先适应算法实现主存分配和实现主存回收。 提示： 可变分区方式是按作业需要的主存空间大小来分割分区的。当要装入一个作业时，根 据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给 该作业；若无，则作业不能装入。随着作业的装入、撤离，主存空间被分成许多个分区， 有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。例如：操作系统作业 1作业 3空闲区作业 2空闲区为了说明哪些区是空闲的，可以用来装入新作业，必须要有一张空闲区说明表

3、，格式如下：起 址长 度状 态 第一栏14 K12 K未 分 配 第二栏32 K96 K未 分 配 空 表 目 空 表 目 其中，起址指出一个空闲区的主存起始地址。长度指出从起始地址开始的一个连续空闲的长度。状态有两种状态，一种是“未分配”状态，指出对应的由起址指出的某个长度2的区域是空闲区；另一种是“空表目”状态，表示表中对应的登记项目是空白（无效） ，可 用来登记新的空闲区（例如，作业撤离后，它所占的区域就成了空闲区，应找一个“空表 目”栏登记归还区的起址和长度且修改状态） 。由于分区的个数不定，所以空闲区说明表中 应有适量的状态为“空表目”的登记栏目，否则造成表格“溢出”无法登记。 上述

4、的这张说明表的登记情况是按提示（1）中的例所装入的三个作业占用的主存区域 后填写的。 (2) 当有一个新作业要求装入主存时，必须查空闲区说明表，从中找出一个足够大的 空闲区。有时找到的空闲区可能大于作业需要量，这时应把原来的空闲区变成两部分：一 部分分给作业占用；另一部分又成为一个较小的空闲区。为了尽量减少由于分割造成的空 闲区，而尽量保存高地址部分有较大的连续空闲区域，以利于大型作业的装入。为此，在 空闲区说明表中，把每个空闲区按其地址顺序登记，即每个后继的空闲区其起始地址总是 比前者大。为了方便查找还可使表格“紧缩” ，总是让“空表目”栏集中在表格的后部。 (3) 采用最先适应算法（顺序分

5、配算法）分配主存空间。 按照作业的需要量，查空闲区说明表，顺序查看登记栏，找到第一个能满足要求的空 闲区。当空闲区大于需要量时，一部分用来装入作业，另一部分仍为空闲区登记在空闲区 说明表中。 由于本实习是模拟主存的分配，所以把主存区分配给作业后并不实际启动装入程序装 入作业，而用输出“分配情况”来代替。最先适应分配算法如图 4-1。 (4) 当一个作业执行结束撤离时，作业所占的区域应该归还，归还的区域如果与其它 空闲区相邻，则应合成一个较大的空闲区，登记在空闲区说明表中。例如，在提示（1）中 列举的情况下，如果作业 2 撤离，归还所占主存区域时，应与上、下相邻的空闲区一起合 成一个大的空闲区登

6、记在空闲区说明表中。归还主存时的回收算法如图 4-2。 (5) 请按最先适应算法设计主存分配和回收的程序。然后按（1）中假设主存中已装入 三个作业，且形成两个空闲区，确定空闲区说明表的初值。现有一个需要主存量为 6K 的 作业 4 申请装入主存；然后作业 3 撤离；再作业 2 撤离。请你为它们进行主存分配和回收， 把空闲区说明表的初值以及每次分配或回收后的变化显示出来或打印出来。 第二题：在分页式管理方式下采用位示图来表示主存分配情况，实现主存空间的分配 和回收。 提示： (1) 分页式存储器把主存分成大小相等的若干块，作业的信息也按块的大小分页，作 业装入主存时可把作业的信息按页分散存放在主

7、存的空闲块中，为了说明主存中哪些块已 经被占用，哪些块是尚未分配的空闲块，可用一张位示图来指出。位示图可由若干存储单 元来构成，其中每一位与一个物理块对应，用 0/1 表示对应块为空闲/已占用。 (2) 假设某系统的主存被分成大小相等的 64 块，则位示图可用 8 个字节来构成，另用 一单元记录当前空闲块数。如果已有第 0，1，4，5，6，9，11，13，24，31，共 10 个主 存块被占用了，那么位示图情况如下： 字 位节 数号012345670110011101010101002000000003100000014000000005000000006000000003700000000图

8、 4-1 最先适应分配模拟算法4图 4-2 主存回收算法(3) 当要装入一个作业时，根据作业对主存的需要量，先查当前空闲块数是否能满足 作业要求，若不能满足则输出分配不成功。若能满足，则查位示图，找出为“0”的一些位， 置上占用标志“1” ，从“当前空闲块数”中减去本次占用块数。 按找到的计算出对应的块号，其计算公式为：块号= j8+i 其中，j 表示找到的是第 n 个字节，I 表示对应的是第 n 位。 根据分配给作业的块号，为作业建立一张页表，页表格式：页 号块 号 0 1 2 (4) 当一个作业执行结束，归还主存时，根据该作业的页表可以知道应归还的块号， 由块号可计算出在位示图中的对应位置

9、，把对应位的占用标志清成“0” ，表示对应的块已 成为空闲块。归还的块数加入到当前空闲块数中。由块号计算在位示图中的位置的公式如 下： 字节号 j=块号/8 （ 表示取整） 位数 i=块号/8 （ 表示取余） (5) 设计实现主存分配和回收的程序。假定位示图的初始状态如（2）所述，现有一信 息量为 5 页的作业要装入，运行你所设计的分配程序，为作业分配主存且建立页表（格式 如（3）所述） 。然后假定有另一作业执行结束，它占用的块号为第 4，5，6 和 31 块，运行 你所设计的回收程序，收回作业归还的主存块。 要求能显示和打印分配或回收前后的位示图和当前空闲块数，对完成一次分配后还要 显示或打印为作业建立的页表。5四、实习报告四、实习报告 (1) 实习题目。 (2) 程序中使用的数据结构及符号说明。 (3) 流程图。 (4) 打印一份源程序并附上注释。 (5) 打印程序运行时的初值和运行结果，要求如下： 第一题：打印空闲区说明表的初始状态，作业 4 的申请量以及为作业 4 分配后的空闲 区说明表状态；再依次打印作业 3 和作业 2 的归还量以及回收作业 3，作业 2 所占主存后 的空闲区说明表。 第二题：打印位示图和当前空闲块数的初值；要求装入的作业对主存的申请量，为作 业分配后的位示图、当前空闲块数和页表；作业归还的块号、回收作业所占主存后的位示 图和当前空闲块数。