実験3：メインメモリスペースの割り当てと再利用
1.実験の目的
この実験を通して、学生が可変パーティション管理モードでメインメモリスペースの割り当てと回復を実現する方法を理解するのを助けます。
2.実験内容
メインメモリは、中央処理装置が命令とデータに直接アクセスできるメモリです。メインメモリを合理的かつ効果的に使用できるかどうかは、コンピュータシステム全体のパフォーマンスに大きく影響します。この実験では、可変パーティション管理を採用し、最初または最良の適応アルゴリズムを使用して、メインメモリスペースの割り当てと回復を実現します。パーティション仕様表を使用する必要があります。
最初の（または最適な）適合アルゴリズムに従って、メインメモリの割り当てと再利用の手順を設計してください。メインメモリの現在の使用の基礎として図1を使用して、空き領域と割り当てられた領域の説明テーブルの値を初期化します。学生は、メインメモリの割り当てと回復を実現するために、求人応募キューと求人完了後のリリースシーケンスを設計します。空き領域の説明表の変更点と、各ジョブのアプリケーションとリリースのステータスを表示または印刷します。
3.コードと実行結果の分析
（3）プログラムのソースコードは次のとおりです。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX 600 //设置总内存大小为512k
struct partition {
char pn[10];//分区名字
int begin;//起始地址
int size;//分区大小
int end;//结束地址
char status;//分区状态
};
struct partition part[MAX];
int p = 0; //标记上次扫描结束处
void Init()//初始化分区地址、大小以及状态
{
int i;
for ( i = 0; i < MAX; i++ )
part[i].status = '-';
strcpy( part[0].pn, "SYSTEM" );
part[0].begin = 0;
part[0].size = 100;
part[0].status = 'u';
strcpy( part[1].pn, "-----" );
part[1].begin = 100;
part[1].size = 100;
part[1].status = 'f';
strcpy( part[2].pn, "作业1" );
part[2].begin = 200;
part[2].size = 50;
part[2].status = 'u';
strcpy( part[3].pn, "-----" );
part[3].begin = 250;
part[3].size = 50;
part[3].status = 'f';
strcpy( part[4].pn, "作业2" );
part[4].begin = 300;
part[4].size = 100;
part[4].status = 'u';
strcpy( part[5].pn, "-----" );
part[5].begin = 400;
part[5].size = 200;
part[5].status = 'f';
for ( i = 0; i < MAX; i++ )
part[i].end = part[i].begin + part[i].size-1;
}
void Output( int i ) //以行的形式输出结构体的数据
{
printf( "\t%s", part[i].pn );
printf( "\t%d", part[i].begin );
printf( "\t%d", part[i].size );
printf( "\t%d", part[i].end );
printf( "\t%c", part[i].status );
}
void display() //显示分区
{
int i;
int n; //用n来记录分区的个数
printf("\n");
printf( "\n 已分配分区表Used:" );
printf( "\n\tNo.\tproname\tbegin\tsize\tend\tstatus" );
printf("\n");
n = 1;
for ( i = 0; i < MAX; i++ )
{
if ( part[i].status == '-' )
break;
if ( part[i].status == 'u' )
{
printf( "\n\tNo.%d", n );
Output( i );
n++;// 记录已分配使用的分区个数
}
}
printf("\n");
printf( "\n 空闲分区表Free:" );
printf( "\n\tNo.\tproname\tbegin\tsize\tend\tstatus" );
printf("\n");
n = 1;
for ( i = 0; i < MAX; i++ )
{
if ( part[i].status == '-' )
break;
if ( part[i].status == 'f' )
{
printf( "\n\tNo.%d", n );
Output( i );
n++; //记录空闲分区的个数
}
}
printf("\n");
printf( "\n 内存使用情况，按起始址增长的排:" );
//printf( "\n printf sorted by address:" );
printf( "\n\tNo.\tproname\tbegin\tsize\tend\tstatus" );
printf("\n");
n = 1;
for ( i = 0; i < MAX; i++ )
{
if ( part[i].status == '-' )
break;
printf( "\n\tNo.%d", n );
Output( i );
n++;//记录已分配分区以及空闲分区之和的总个数
}
}
void Fit( int a, char workName[], int workSize ) //新作业把一个分区分配成两个分区：已使用分区和空闲分区
{
int i;
for ( i = MAX; i > a + 1; i-- ){
//通过逆向遍历，把在a地址后的所有分区往后退一个分区，目的在于增加一个分区
if ( part[i - 1].status == '-' )
continue;
part[i]=part[i-1];
}
strcpy( part[a + 1].pn, "-----" );
part[a + 1].begin = part[a].begin + workSize;
part[a + 1].size = part[a].size - workSize;
part[a + 1].end = part[a].end-1;
part[a + 1].status = 'f';
strcpy( part[a].pn, workName );
part[a].size = workSize;
part[a].end = part[a].begin + part[a].size-1;
part[a].status = 'u';
}
void fenpei() // 分配
{
int i;
int a;
int workSize;
char workName[10];
int pFree;
printf( "\n请输入作业名称：" );
scanf( "%s", &workName );
for(i=0;i<MAX;i++){
if(!strcmp(part[i].pn,workName))//判断作业名称是否已经存在
{
printf("\n作业已经存在，不必再次分配！\n");
return;
}
}
printf( "请输入作业大小(k)：" );
scanf( "%d", &workSize );
for ( i = 0; i < MAX; i++ ){
//通过循环在空闲区找是否有适合区间存储作业
if ( part[i].status == 'f' && part[i].size >= workSize ){
pFree = i;
break;
}
}
if ( i == MAX ){
printf( "\n该作业大小超出最大可分配空间" );
getch();
return;
}
for ( i = 0; i < MAX; i++ )//最佳适应算法
if ( part[i].status == 'f' && part[i].size >= workSize )
if ( part[pFree].size > part[i].size )
pFree = i;//通过遍历所有区间，每次都找到最小空闲分区进行分配
Fit( pFree, workName, workSize );
printf( "\n分配成功！" );
}
void hebing() //合并连续的空闲分区
{
int i = 0;
while ( i != MAX - 1 ){
for ( i = 0; i < MAX - 1; i++ ){
if ( part[i].status == 'f' )
if ( part[i + 1].status == 'f' ){
part[i].size = part[i].size + part[i + 1].size;
part[i].end = part[i].begin + part[i].size-1;
i++;
for ( i; i < MAX - 1; i++ ){
if ( part[i + 1].status == '-' ){
part[i].status = '-';
break;
}
part[i]=part[i+1];
}
part[MAX - 1].status = '-';
break;
}
}
}
}
void huishou() // 回收分区
{
int i;
int number;
int n=0;
printf( "\n请输入回收的分区号：" );
scanf( "%d", &number );
if ( number == 1 )
{
printf( "\n系统分区无法回收" );
return;
}
for ( i = 0; i < MAX; i++ )//通过循环查找要回收的已使用分区区号
{
if ( part[i].status == 'u' )
{
n++;
if ( n == number )
{
strcpy( part[i].pn, "-----" );
part[i].status = 'f';
}
}
}
if ( i == MAX - 1 )
{
printf( "\n找不到分区" );
return;
}
hebing();//合并连续的空闲分区
printf( "\n回收成功！" );
}
void main()
{
int selection;
Init();
printf( "初始化完成，设内存容量%dk", MAX );
printf( "\n系统文件从低址存储，占%dk", part[0].size );
while ( 1 ){
printf( "\n----------选择----------" );
printf( "\n| 0、退出系统 |" );
printf( "\n| 1、显示分区 |" );
printf( "\n| 2、分配分区 |" );
printf( "\n| 3、回收分区 |" );
printf( "\n------------------------");
printf( "\n请选择 > " );
while ( 1 )
{
scanf( "%d", &selection );
if ( selection == 0 ||selection == 1 || selection == 2 || selection == 3 )
break;
printf( "输入错误，请重新输入：" );
}
switch ( selection ){
case 0:
exit(0); //退出系统
break;
case 1:
display(); //显示分区
break;
case 2:
fenpei(); //分配作业
break;
case 3:
huishou(); //回收分区
break;
default:
break;
}
printf("\n");
}
}
（4）動作結果を次の図に示します：
1）メインメモリの現在の使用の基礎として図1を使用して、検証の準備のために空き領域と割り当てられた領域の説明テーブルの値を初期化します最適な適応アルゴリズムの例：
2）ジョブa1、a2、a3の場合、メモリを割り当てて最適な適応アルゴリズムの検証の準備をします
。3）a2のメモリを再利用して、最適な適応アルゴリズムの検証の準備をします。
4）ジョブdに割り当てられた最適なアルゴリズムのメモリ割り当てを確認します。最適なアルゴリズムは、すべての空き領域からジョブ要件を満たすことができる最小の空きパーティションを見つけるため、結果は次のようになり、検証は正しいです
。5）最適なアルゴリズムのメモリ回復を検証します。空きパーティションF1が隣接しています。このとき、再生領域は挿入ポイントの前のパーティションとマージする必要があります。再生パーティションに新しいエントリを割り当てる必要はありませんが、前のパーティションF1のサイズを変更するだけです。 ：
6）最適な適応アルゴリズムのメモリリカバリを確認します。リカバリ領域が挿入ポイントの次の空きパーティションF2に隣接している場合、2つのパーティションをマージして新しい空きパーティションを形成することもできますが、リカバリの最初のアドレスです。エリアは新しい空きパーティションとして使用されます。空きエリアの最初のアドレスであるサイズは、次の2つの合計です。
7）最適適応アルゴリズムのメモリリカバリを確認します。リカバリ領域が挿入ポイントの前後の2つのパーティションF1とF2に同時に隣接している場合、この時点で3つのパーティションがマージされ、 F1とF2の最初のアドレスは、F2をキャンセルするために使用されます。F2のサイズは3つの合計です。
8）再利用領域がF1にもF2にも隣接していない場合は、最適なアルゴリズムのメモリ再利用を確認します。このとき、リサイクルエリアの新しいエントリを作成し、リサイクルエリアの最初のアドレスとサイズを入力して、最初のアドレスに従ってフリーチェーンの適切な位置に挿入する必要があります。
