采用首次适应算法实现动态分区分配过程的模拟
实验四
实验名称：
采用首次适应算法实现动态分区分配过程的模拟
实验要求：
用C语言编程，实现采用首次适应算法的动态分区分配过程。
实验内容：
（1）空闲分区通过空闲分区链来管理；进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。
（2）假设初始状态下可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列：作业1申请130KB
作业2申请60KB
作业3申请100KB
作业2释放60KB
作业4申请200KB
作业3释放100KB
作业1释放130KB
作业5申请140KB
作业6申请60KB
作业7申请50KB
作业6释放60KB
采用首次适应算法进行内存块的分配，要求每次分配后显示出空闲内存分区链的情况。
任务分析
根据首次适应算法的特点和实验要求，本程序采用双向链表作为主要数据结构，每块分区作为链表上的一个结点。创建一个结构体来表示结点，分区起始地
址、分区长度、作业号、分区是否分配等作为结构体的属性。在此我们约定作业号为正数。如果分区已分配，则作业号即表示真正的作业号；否则作业号为-1，来表示空闲分区。只有空闲分区可以拿来分配，已分配的分区不能再分配。
程序流程图
程序清单
#include
#include
enum isAllocated{yes, no}; // 是否分配
typedef struct Node {
int id; // 作业号（如果是未分配的空闲分区，则为-1）
int start; // 起始地址
int length; // 大小
enum isAllocated isallocated; // 是否分配
struct Node* next; // 指向后面的Node
struct Node* prev; // 指向前面的Node
}Node;
Node* head; // 链表的头指针
// 打印菜单
void printMenu() {
printf("\n1. 申请内存\n");
printf("2. 释放内存\n");
printf("0. 退出\n");
printf("请选择：");
}
// 初始化（新建一个和内存相同大小的空闲结点）
void init(int capacity) {
Node* p = (Node*)malloc(sizeof(Node)); // 给新结点开辟空间
p->id = -1;
p->start = 0;
p->length = capacity;
p->isallocated = no;
p->prev = NULL;
p->next = NULL;
head = p;
}
// 打印空闲分区
void printSpare() {
Node* p = head;
printf("空闲分区如下：\n起始地址\t长度\n---------------------\n");
while (p != NULL) {
if (p->isallocated == no) {
printf("%d\t\t%d\n", p->start, p->length);
}
p = p->next;
}
}
// 申请内存
void getMemory() {
int id, size;
Node* p;
printf("请输入作业号和要申请的内存大小:");
scanf("%d%d", &id, &size);
p = head;
while (p != NULL) {
// 当找到一块长度大于所需空间的空闲分区时
if (p->isallocated == no && p->length > size) {
// 首先新建一个结点
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->id = id;
newNode->length = size; // 新结点的长度即所需空间的大小
newNode->isallocated = yes;
newNode->start = p->start; // 新结点的起始地址即空闲分区的起始地址
p->start += size; // 空闲分区的起始地址修改为新结点的末尾
p->length -= size; // 空闲分区的长度做相应的修改
// 判断这块空闲分区是不是第一块分区
if (p != head) {
newNode->prev = p->prev;
p->prev->next = newNode;
newNode->next = p;
p->prev = newNode;
}
else {
newNode->prev = NULL;
newNode->next = p;
p->prev = newNode;
head = newNode;
}
break;
} // 当找到一块长度恰好等于所需空间的空闲分区时
else if (p->isallocated == no && p->length == size) {
p->id = id; // 直接修改作业号
p->isallocated = yes;
break;
}
p = p->next;
}
if (p == NULL) {
printf("没有足够的内存可以分配了!\n");
}
}
// 释放内存
void returnMemory() {
int id;
Node* p;
printf("请输入要释放内存的作业号:");
scanf("%d", &id);
p = head;
while (p != NULL) {
// 根据作业号查找要释放的作业
if (p->id == id) {
p->id = -1;
p->isallocated = no;
// 如果此作业前面还有空闲分区，则与之合并
if (p->prev != NULL && p->prev->isallocated == no) {
p->start = p->prev->start;
p->length += p->prev->length;
p->prev = p->prev->prev;
p->prev->next = p;
}
// 如果此作业后面还有空闲分区，则与之合并
if (p->next != NULL && p->next->isallocated == no) {
p->length += p->next->length;
p->next = p->next->next;
p->next->prev = p;
}
break;
}
p = p->next;
}
if (p == NULL) {
printf("您输入的作业号不存在!\n");
}
}
int main() {
int option; // 用户选择的选项
int capacity; // 内存容量
printf("请先输入内存的容量：");
scanf("%d", &capacity);
init(capacity); // 根据内存容量进行初始化printSpare();
while (1) {
printMenu(); // 打印菜单
scanf("%d", &option); // 输入选项
switch (option) // 判断选项
{
case 1:
getMemory(); // 申请内存
break;
case 2:
returnMemory(); // 释放内存
break;
case 0: // 退出
return 0;
default:
break;
}
printSpare(); // 打印空闲分区}
return 0;
}
实验过程记录
操作系统实验四实验报告动态分区分配算法
操作系统实验四 【实验题目】：动态分区分配算法 【实验学时】：4学时 【实验目的】 通过这次实验，加深对动态分区分配算法的理解，进一步掌握首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法的实现方法。 【实验内容及要求】 问题描述： 设计程序模拟四种动态分区分配算法：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法的工作过程。假设内存中空闲分区个数为n，空闲分区大小分别为P1, … ,P n，在动态分区分配过程中需要分配的进程个数为m（m≤n），它们需要的分区大小分别为S1, … ,S m，分别利用四种动态分区分配算法将m个进程放入n个空闲分区，给出进程在空闲分区中的分配情况。 程序要求： 1）利用首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法四种动态分区分配算法模拟分区分配过程。 2）模拟四种算法的分区分配过程，给出每种算法进程在空闲分区中的分配情况。 3）输入：空闲分区个数n，空闲分区大小P1, … ,P n，进程个数m，进程需要的分区大小S1, … ,S m。
4）输出：首次适应算法，循环首次适应算法，最佳适应算法，最坏适应算法，最终内存空闲分区的分配情况。 实现源代码： #include
【CN110315527A】一种自适应动态规划的柔性机械臂控制方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910140183.X (22)申请日 2019.02.26 (71)申请人 浙江树人学院(浙江树人大学) 地址 312028 浙江省绍兴市柯桥区杨汛桥 镇江夏路2016号 (72)发明人 吴凡 (74)专利代理机构 杭州永航联科专利代理有限 公司 33304 代理人 李铃 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种自适应动态规划的柔性机械臂控制方 法 (57)摘要 本发明涉及柔性机械臂技术领域，且公开了 一种自适应动态规划的柔性机械臂控制方法，所 述控制方法包括以下步骤：步骤1、建立柔性机械 臂的的动力学模型；步骤2、设计基于动态模式的 柔性机械臂的控制器；步骤3、对柔性机械臂的角 度运动进行控制：步骤3.1、对柔性机械臂的不定 性参数进行分析建模；步骤3.2、对柔性机械臂的 角度的位移和转动进行控制；步骤3.3、对柔性机 械臂各关节的角度位置矢量进行控制；步骤3.4、 对柔性机械臂的智能角度空间差进行集合控制 柔性机械臂的位姿。该自适应动态规划的柔性机 械臂控制方法，较好的提高了对柔性机械臂的控 制精度，操作简单方便，能够有效的缩短控制时 间， 提高了控制效率。权利要求书2页 说明书4页CN 110315527 A 2019.10.11 C N 110315527 A
1.一种自适应动态规划的柔性机械臂控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤： 步骤1、建立柔性机械臂的的动力学模型； 步骤2、设计基于动态模式的柔性机械臂的控制器； 步骤3、对柔性机械臂的角度运动进行控制： 步骤3.1、对柔性机械臂的不定性参数进行分析建模； 步骤3.2、对柔性机械臂的角度的位移和转动进行控制； 步骤3.3、对柔性机械臂各关节的角度位置矢量进行控制； 步骤3.4、对柔性机械臂的智能角度空间差进行集合控制柔性机械臂的位姿； 步骤4、对柔性机械臂的关机角速度进行控制。 2.根据权利要求1所述的一种自适应动态规划的柔性机械臂控制方法，其特征在于：所述柔性机械臂的动力学模型为：其中，q＝[q r *q f ]T ，q r 表示m个关节角矢量，q f 表示n -m维弹性模态坐标矢量，M是对称正定的质量矩阵，C代表反对称的柯氏力和向心力矩阵，F是摩擦力矩矢量，u是m个关节的输入力矩矢量，用差商代替 导数可得到如下的差分方程： 3.根据权利要求1所述的一种自适应动态规划的柔性机械臂控制方法，其特征在于：所述柔性机械臂控制器的最小二乘法：令p＝q i +K α(r i -q i )，r i 是系统的参考输入矢量，K α为正的对角矩阵，用q代替q r+1可得到如下关系：B(q i )u＝M(q i )(p -2q i +q i -1)/h 2，用解矛盾方程的最小二乘法求出u，u＝(B T (q i )B(q i ))-1B T (q i )K βM(q i )(p -2q i +q i -1)/h 2，K β为正的对角矩阵。 4.根据权利要求1所述的一种自适应动态规划的柔性机械臂控制方法，其特征在于：所述柔性机械臂的不定参数的分析建模方法如下：在建立的二维机械手臂模型中，排除摩擦力的影响，只对外部干扰与不定性参数进行研究分析建立模型，用公式表示为 ： 其中，d j 为坐标系广义坐标，速度为广义速度，W d 为柔性机械臂 运动过程中的广义力，d为旋转角度，q表示连接杆距离。 5.根据权利要求1所述的一种自适应动态规划的柔性机械臂控制方法，其特征在于：所述柔性机械臂的角度的位移和转动进行控制的具体方法如下：柔性机械臂在不同的环境下工作，关节的位移和转动都会引起能量变化，N表示动能，U表示势能，用公式表示为 ： 将U 1与U 2代入柔性机械臂的动能与势能方程中可得： 排除干扰量的柔性机械臂的的运动能量变化转换控制完成。 6.根据权利要求1所述的一种自适应动态规划的柔性机械臂控制方法，其特征在于：柔 权 利 要 求 书1/2页2CN 110315527 A
分区分配算法的实现
分区分配算法的实现 实验要求： ?分区空闲表要表示出分区号、始址、大小 ?作业序列能够动态输入 ?内存不足，必须有提示功能 ?总结收获体会及对该题解的改进意见和见解 （红色字体为再修改处）
源代码： /********************操作系统实验四:首次适应(first fit)算法的分区分配算法*******************/ #include } } } printf("\n---------首次适应算法按地址从小到大排列后空闲区---------\n"); printf("\t分区号\t\t大小\t\t起始地址\n"); for(i=0;i 可变分区存储管理 设计思路： 整体思路： 可变分区管理方式将内存除操作系统占用区域外的空间看做一个大的空闲区。当作业要求装入内存时，根据作业需要内存空间的大小查询内存中的各个 空闲区，当从内存空间中找到一个大于或等于该作业大小的内存空闲区时，选择其中一个空闲区，按作业需求量划出一个分区装人该作业，作业执行完后，其所占的内存分区被收回，成为一个空闲区。如果该空闲区的相邻分区也是空闲区，则需要将相邻空闲区合并成一个空闲区。 设计所才用的算法： 采用最优适应算法，每次为作业分配内存时，总是把既能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业。但最优适应算法容易出现找到的一个分区可能只比作业所需求的长度略大一点的情行，这时，空闲区分割后剩下的空闲区就很小以致很难再使用，降低了内存的使用率。为解决此问题，设定一个限值min size，如果空闲区的大小减去作业需求长度得到的值小于等于min size，不再将空闲区分成己分分区和空闲区两部分，而是将整个空闲区都分配给作业。 内存分配与回收所使用的结构体： 为便于对内存的分配和回收，建立两张表记录内存的使用情况。一张为记录作业占用分区的“内存分配表”，内容包括分区起始地址、长度、作业名/标志（为0时作为标志位表示空栏目）；一张为记录空闲区的“空闲分区表”，内容包括分区起始地址、长度、标志（0表空栏目，1表未分配）。两张表都采用顺序表形式。 关于分配留下的内存小碎片问题： 当要装入一个作业时，从“空闲分区表”中查找标志为“ 1”（未分配）且满足作业所需内存大小的最小空闲区，若空闲区的大小与作业所需大小的差值小于或等于min size，把该分区全部分配给作业，并把该空闲区的标志改为“0”（空栏目）。同时，在已分配区表中找到一个标志为“ 0”的栏目登记新装人作业所占用分区的起始地址，长度和作业名。若空闲区的大小与作业所需大小的差值大于 操作系统实验报告实验2 动态分区分配算法 报告日期：2016-6-15 姓名： 学号： 班级： 任课教师： 5k 10k 14k 26k 32k 512k 实验2 动态分区分配算法 一、实验内容 编写一个内存动态分区分配模拟程序，模拟内存的分配和回收的完整过程。 二、实验目的 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与主存储器的管理方式有关的，通过本实验帮助学生理 解在可变分区管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。 三、实验原理 模拟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回收。 (1)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： 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，格式如下： 第一栏 第二栏 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的区域是空闲区。 动态规划的原理及应用 班级：计科1302班 小组成员：王海涛蔡佳韦舒 蒋宪豪尹卓 完成时间：2015年5月26日 动态规划的原理及应用 学生：算法设计第5组，计算机系 指导教师：甘靖，计算机系 摘要：动态规划是解决多阶段决策过程最优化问题的一种方法。特点是把多阶段决策问题变换为一系列相互联系的单阶段问题，然后逐个加以解决。其基本思想就是把全局的问题化为局部的问题，为了全局最优必须局部最优，适用于在解决问题过程中需要多次重复解决子问题的问题。其应用领域广泛，涉及到管理学、经济学、交通、军事和计算机等多个领域，将动态规划思想正确地应用于实践，将对我们的生活带来便利，甚至带给我们的社会和国家以保障。 关键词：动态规划；最优决策；应用；领域 The Principle and Application of Dynamic Programing The dynamic programing is a way to solve optimization problem in the process of multi-stage decision,whose feature is alter the multi-stage decision problems to single phase problems which are connected with each other,and then solve them one by one.The basic idea is to change the overall problem into partcial problem.And the partcial one must keep the best in order to promise the quality of overall one,which splies to repeatedly solving subproblem throughout the whole process.It is spreading to many fields,like management,economics,traffic,military and computer. Put the idea of dynamic programing correctly into practice will bring a lot of convenience to our daily life,our society as well as our country. 动态分区分配算法 一实验内容与要求 内容：动态分区分配是根据进程的实际需要，动态地为之分配内存空间，而在分配时，须按照一定的分配算法，从空闲分区表或空闲分区链中选出一分区分配给该作业。在本实验中运用了三种分配算法，分别是1.首次适应算法，2.循环首次适应算法，3.最佳适应算法。 要求：动态分区算法也称为可变分区分配算法，常见的空闲区查找算法有首次适应算法，循环首次适应算法，最佳适应算法。特别注意分区回收时，相邻空闲分区需要合并。 (1)参考操作系统教材理解这3种分配算法以及回收算法。 (2)实现3种分配算法以及回收算法。 (3)已知作业申请内存和释放内存的序列，给出内存的使用情况。 (4)作业申请内存和释放内存的序列可以存放在文本文件中。 (5)设计简单的交互界面，演示所设计的功能。(可以使用MFC进行界面的设计) (6)可根据自己能力，在完成以上基本要求后，对程序功能进行适当扩充。 二、需求分析 本次实验通过用C语言进行编程并调试、运行，形象地表现出动态分区的分配方式，直观地展现了首次适应算法和最佳适应算法对内存的释放和回收方式之间的区别。加深了我们对两种算法优缺点的理解，帮助我们了解一些数据结构和分配算法，进一步加深我们对动态分区存储器管理方式及其实现过程的理解。主要的问题在于，如何解决两种算法对内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，这种分配方式并不事先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应作业的需要。因此系统中分区的大小是可变的，分区的数 目也是可变的。 分区分配算法： 1.首次适应法： 为作业选择分区时总是按地址从高到低搜索，只要找到可以容纳该作业的空白块，就把该空白块分配给该作业。 特点：优先利用内存中底地址部分的空闲分区 (将所有空闲区,按其地址递增的顺序链接) 2.循环首次适应算法 该算法是由首次适应算法演变而成，在为进程分配内存空间时，不再是每次都从第一个空间开始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到第一个能满足要求的空闲分区，从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业，为实现本算法，设置一个全局变量f，来控制循环查找，当f%N==0时，f=0；若查找结束都不能找到一个满足要求的分区，则此次内存分配失败。 3.最佳适应算法： 接到内存申请时，在空闲块表中找到一个不小于请求的最小空块进行分配;为作业选择分区时总是寻找其大小最接近于作业所要求的存储区域。 三、概要设计 动态分区常用的数据结构有空闲分区表和空闲分区链，用来记录内存的使用情况，此题中我采用的是空闲分区链的结构，用链指针将所有的分区链接成一条链，每个分区的结构如下所示： 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; typedef struct DuLNode //double linked list { ElemType data; struct DuLNode *prior; //前趋指针 struct DuLNode *next; //后继指针 }DuLNode,*DuLinkList; 一、设计任务 完成存储器动态分区分配算法的模拟实现。 二、设计思想 在对数据结构有一定掌握程度的情况下设计合理的数据结构来描述存储空间，实现分区存储管理的内存分配功能，应该选择最合适的适应算法（首次适应算法，最佳适应算法，最后适应算法，最坏适应算法），实现分区存储管理的内存回收算法，在这些存储管理中间必然会有碎片的产生，当碎片产生时，进行碎片的拼接，等等相关的内容。 三、预期目的 让我们了解操作系统的基本概念，理解计算机系统的资源如何组织，操作系统如何有效地管理这些系统资源，用户如何通过操作系统与计算机系统打交道。通过课程设计，我们可以进一步理解在计算机系统上运行的其它各类操作系统，并懂得在操作系统的支持下建立自己的应用系统。操作系统课程设计，对于训练学生掌握程序设计、熟悉上机操作和程序调试技术都有重要作用。重点培养学生的思维能力、设计能力、创新能力和排错能力。 四、设计方案 首先是对相关知识的掌握，例如数据结构，计算方法，组成原理以及操作系统等。在这些基本知识的基础上进行扩展，用语言的形式从函数，数据结构原代码，原程序等方面来达到自己想要的目的。该设计就是要达到对各个细节的问题的解决将各个数据块连接起来，最终达到存储器动态分区分配算法的模拟实现。 五、数据结构 1．设计合理的数据结构来描述存储空间： 1）对于未分配出去的部分，用空闲分区链表来描述。 struct freeList { int startAddress; /* 分区起始地址 */ int size; /* 分区大小 */ struct freeList *next; /* 分区链表指针 */ } struct usedList { int startAddress; /* 分区起始地址 */ int jobID; /* 分区中存放作业ID */ struct usedList *next; /* 分区链表指针 */ } 3）将作业组织成链表。 struct jobList { int id; /* 作业ID */ int size; /* 作业大小（需要的存储空间大小）*/ int status; /* 作业状态 0 : new job ,1 : in the memory , 2 : finished . */ struct jobList *next; /* 作业链表指针 */ } 以上将存储空间分为空闲可占用两部分，在usedlist中设jobID而不设size，可以在不增加空间复杂度（与freelist相比）的同时更方便的实现可变分区存储管理（从后面的一些函数的实现上可以得出这个结论）。 尽管设置joblist增加了空间复杂度，但它的存在，使得该程序可以方便的直接利用D盘中的JOB文件。该文件可以认为是一个和其他进程共享的资源。通过这个文件，其他进程写入数据供读取。这中思想在操作系统设计中体现的很多。 2．实现分区存储管理的内存分配功能，选择适应算法（首次适应算法，最佳适应算法，最后适应算法，最坏适应算法）。 基本原理分析： 1） Best fit ：将空闲分区按大小从小到大排序，从头找到大小合适的分区。 2） Worst fit：将空闲分区按大小从大到小排序，从头找到大小合适的分区。 3） First fit ：将空闲分区按起始地址大小从小到大排序，…… 4） Last fit ：将空闲分区按起始地址大小从大到小排序，…… 由此，可将空闲分区先做合适的排序后用对应的适应算法给作业分配存储空间。排序函数 order（bySize为零则按分区大小排序，否则按分区起始地址；inc为零从小到大排序，否则从大到小排序；通过empty指针返回结果）。 void order(struct freeList **empty,int bySize,int inc) { 使用动态分区分配方式的模拟 1内容 （1）用C语言分别实现采用首次适应算法和最佳适应算法的动态分区分配过程alloc( )和回收过程free( )。其中，空闲分区通过空闲分区链来管理：在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。 （2）假设初始状态下，可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列：?作业1申请130KB。 ?作业2申请60KB。 ?作业3申请100KB。 ?作业2释放60KB。 ?作业4申请200KB。 ?作业3释放100KB。 ?作业1释放130KB。 ?作业5申请140KB。 ?作业6申请60KB。 ?作业7申请50KB。 ?作业6释放60KB。 请分别采用首次适应算法和最佳适应算法，对内存块进行分配和回收，要求每次分配和回收后显示出空闲分区链的情况。 2、示例程序： //Tittle: 使用动态分区算法的模拟 //author: XuYongzhen #include 南昌大学实验报告 学生姓名：马江涛学号： 8000612091 专业班级：计算机软件121班 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期： 2014-05-08 实验成绩： 【实验要求】 1、编程实现首次适应算法和最佳适应算法的动态分区分配的分配过程和回收过程。其中，空闲分区通过分区链来管理；在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。 2、假设初始状态下，可用内存空间为640K，并依次有下列请求序列： 1)作业1申请130KB。 2)作业2申请60KB。 3)作业3申请100KB。 4)作业2释放60KB。 5)作业4申请200KB。 6)作业3释放100KB。 7)作业1释放130KB。 8)作业5申请140KB。 9)作业6申请60KB。 10)作业7申请50KB。 11)作业6释放60KB。 请分别用首次适应算法和最佳适应算法进行内存块的分配和回收，要求每次分配和回收后显示出空闲内存分区链的情况【可参考后文的实验提示】。 3、上机时认真的进行测试，输入不同的资源分配请求，写出实验结果； 4、具体要求： （1）对你的程序关键代码处进行注释。 （2）给出实验数据，对结果进行分析，说明对相关知识点的理解。 【实验目的】 了解动态分区分配方式中使用的数据结构和分配算法，并进一步加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解。 【实验思路】 首次适应算法（First-fit）：当要分配内存空间时，就查表，在各空闲区中查找满足大小要求的可用块。只要找到第一个足以满足要球的空闲块就停止查找，并把它分配出去；如果该空闲空间与所需空间大小一样，则从空闲表中取消该项；如果还有剩余，则余下的部分仍留在空闲表中，但应修改分区大小和分区始址。 最佳适应算法（Best-fit）：当要分配内存空间时，就查找空闲表中满足要求的空闲块，并使得剩余块是最小的。然后把它分配出去，若大小恰好合适，则 实验五动态分区分配算法 一、目的和要求 掌握动态分区分配方式中的数据结构、分配算法，针对不同的分配算法如何实现内存空间的分配与回收，必要时如何实现“紧凑”。 二、实验内容 编写一个内存动态分区分配模拟程序，分别实现：首次适应、循环首次适应、最佳适应算法，对内存的分配和回收过程，必要时进行“紧凑”。 每次分配和回收后把空闲分区的变化情况以及个进程的申请、释放情况最好以图形方式显示，尽量可能设计一个友好的用户界面，直观显示内存区域经分配、回收、紧凑后的动态变化情况。 实现提示： （1）数据结构 可采用链表表示内存使用情况，链表中的结点可以给出对应的某块内存区域的信息，如：区号、起始地址、大小、使用情况（是否空闲）、所装入的进程名等。可以设置两个链表，一个是空闲分区表，一个是已分配分区表。 可通过菜单的选项来完成进程对内存的申请或释放操作。 （2）内存分配 选择分配算法，根据进程申请的内存空间实施分配，若分配成功，返回所得的内存首地址，并显示调整后的空闲分区表。若没有单个空闲分区满足进程需求，而紧凑后可以满足，则实施紧凑并分配。若紧凑后仍不能满足，则分配失败。（3）内存回收 进程结束后，回收其占有的内存，按内存回收的四种情况进行回收。 （4）排序 无论是分配还是回收，都要按相应的分配算法对空闲分区的组织要求重新排序。 测试用例：某操作系统采用可变分区分配存储管理方法，用户区为512K 且始址为0。若分配时采用分配空闲低地址部分的方案，其初始时用户区的512K 空间空闲，对下述申请、释放序列：申请300K，申请100K，释放300K，申请150K，申请30K，申请40K，申请60K，释放30K；运行程序显示两种算法的运行结果： （1）采用首次适应算法，空闲分区中有哪些空闲块（给出始址，大小）？ （2）采用最佳适应算法，空闲分区中有哪些空闲块（给出始址，大小）？ 动态分区分配管理系统 学院 专业 学号 学生姓名 指导教师姓名 2014年3月14 日 目录 1程序设计的内容和相关的要求---------------------------------2 2程序总的功能说明--------------------------------------------3 3程序的模块的说明--------------------------------------------4 4程序设计的流程图--------------------------------------------5 5程序的操作说明及运行结果-----------------------------------7 6源程序-------------------------------------------------------11 7心得体会----------------------------------------------------27 1程序设计的内容和相关的要求： 课程设计的目的：操作系统课程设计是计算机学院重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。 ● 进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 ● 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 ● 提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 ● 提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能 力。 实现的任务：编写一个动态分区分配程序。 设计内容： 用高级语言编写和调试一个动态分区内存分配程序，演示实现下列两种动态分区分配算法 1.首次适应算法 2.循环首次适应算法 设计要求： 1.内存中有0-100M的空间为用户程序空间，最开始用户空间是空闲的； 2.作业数量、作业大小、进入内存空间、运行时间需要通过界面进行输入； 3.可读取样例数据（要求存放在外部文件夹中）进行作业数量、作业大小、进图内存时间、运行时间的初始化； 4.根据作业进图内存的时间，采用简单的先进先出原则进行从外村到内存的调度，作业具有等待（从外存进入内存执行）、装入（在内存可执行）、结束（运行结束，退出内存）三种状态。（为了简化，不考虑cpu的调度与切换，运行时间为作业在内存中驻留的时间）； 5.能够自动进行内存分配与回收，可根据需要自动进行紧凑与拼接操作，所有过程均有动态图形变化的显示； 6.采用可视化界面，可随时暂停显示当前内存分配和使用情况图。 2程序总的功能说明： 本程序可以从界面直接输入作业并进行动态的内存分配，也可以自动地生成作业文件并自行调度进行内存分配，每次分配可以选择两种算法（首次适应算法和循环首次算法）中的一种，每次作业结束后可以进入操作主界面进行再次作业的操作。 首次适应算法（First-fit）：当要分配内存空间时，就查表，在各空闲区中查找满足大小要求的可用块。只要找到第一个足以满足要球的空闲块就停止查找，并把它分配出去； 湖南文理学院实验报告 课程名称操作系统课程设计 实验名称存储管理——动态分区分配算法的模拟 成绩 学生姓名曹乐专业计算机 班级、学号 13101 18 同组者姓名 实验日期 12.21 1、实验目的 通过这次实验，加深对动态分区分配算法的理解，进一步掌握首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法和快速适应算法的实现方法。 2、试验内容 问题描述： 设计程序模拟四种动态分区分配算法：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法的工作过程。假设内存中空闲分区个数为n，空闲分区大小分别为P1, … ,P n，在动态分区分配过程中需要分配的进程个数为m（m≤n），它们需要的分区大小分别为S1, … ,S m，分别利用四种动态分区分配算法将m个进程放入n个空闲分区，给出进程在空闲分区中的分配情况。 3、程序要求： 1）利用首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法四种动态分区分配算法模拟分区分配过程。 2）模拟四种算法的分区分配过程，给出每种算法进程在空闲分区中的分配情况。 3）输入：空闲分区个数n，空闲分区大小P1, … ,P n，进程个数m，进程需要的分区大小S1, … ,S m，算法选择1-首次适应算法，2-循环首次适应算法，3-最佳适应算法，4-最坏适应算法，5-快速适应算法。 4、需求分析 (1) 输入的形式和输入值的范围 算法选择 空闲分区个数 空闲分区大小(KB) 作业个数 作业名称 作业大小(KB) (2) 输出的形式 最终内存空闲分区的分配情况 5、调试分析 通过这次课程设计我练习了用JAVA写系统软件，对OS中可变分区存储管理有了更深刻的了解。在写程序的时候也遇到了一些困难。比如在设计数据结构时特别犹豫，总想找一个很合适的。但是，后来才知道，关键要多尝试，而空想是没有用的。最后我证实了自己的设计 实验三使用动态分区分配方式的模拟 1、实验目的 了解动态分区分配方式中使用的数据结构和分配算法，并进一步加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解。 2、实验内容 (1) 用C语言分别实现采用首次适应算法和最佳适应算法的动态分区分配过程alloc( )和回收过程free( )。其中，空闲分区通过空闲分区链来管理：在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。 (2) 假设初始状态下，可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列： ?作业1申请130KB。 ?作业2申请60KB。 ?作业3申请100KB。 ?作业2释放60KB。 ?作业4申请200KB。 ?作业3释放100KB。 ?作业1释放130KB。 ?作业5申请140KB。 ?作业6申请60KB。 ?作业7申请50KB。 ?作业6释放60KB。 请分别采用首次适应算法和最佳适应算法，对内存块进行分配和回收，要求每次分配和回收后显示出空闲分区链的情况。 程序代码——C语言实现 #include void Init() //空闲分区链的初始化 { node *p; p=(node *)malloc(sizeof(node)); p->before=&L; p->after=NULL; p->size=640; p->address=0; p->state=0; L.after=p; L.before=NULL; L.size=0; U.next=NULL; n=&U; } node *search(int a) { node *p=L.after; if(p==NULL) { printf("没有空闲的区域!"); p=NULL; return p; } else { while(p!=NULL && a>p->size) p=p->after; if(p==NULL) { printf("没有找到合适的空闲空间!"); p=NULL; return p; } else return p; } } void recovery(int a,int b) //内存回收算法 { 课程设计报告 课程设计题目：循环首次适应的动态分区分配算法模拟 专业：计算机科学与技术 班级：10204102 姓名：谱 学号: 10204102 指导教师:高小辉 2013年1月11 日 目录 一．循环首次适应算法 (3) 1. 概述 (3) 2．需求分析 (3) 二．实验指导 (4) 1.基本思想 (4) 2．数据结构 (4) 三．运行环境 (6) 四．流程图 (6) 五．循环首次适应算法代码 (5) 六．调试结果 (11) 七、总结 (14) 八．参考文献 (14) 一．循环首次适应算法 1.概述： 该算法是由首次适应算法演变而成的。在为进程分配内存空间时，不再是每次都从链首开始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到一个能满足要求的空闲分区，从中划出一块的请求大小相等的内存空间分配给作业。为实现该算法，应设置一起始查找指针，用于指示下一次起始查询的空闲分区，并采用循环查找方式，即如果最后一个（链尾）空闲分区的大小仍不能满足要求，则返回到第一个空闲分区，比较大小是否满足，找到后，应调整起始查询指针。 2. 需求分析 了解动态分区分配中使用的数据结构和分配算法，并进一步加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解。采用首次适应算法的动态分区分配过程alloc()和回收过程free()。 空闲分区通过空闲分区链表来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间，即每次分配内存空间是总是从低址部分开始进行循环，找到第一个合适的空间，便按作业所需分配的大小分配给作业。 作业完成时，需要释放作业所占空间，此时要考虑到四种情况： (1)回收区与插入点的前一个空闲分区相邻接。此时将二者合并，修改前一 分区的大小。 (2)回收区与插入点的后一空闲分区相邻接，将二者合并，用回收区的首址 作为新空闲区的首址。 (3)回收区同时与插入点的前后两个空闲分区相邻接，三者合并，使用前一空 闲分区的表项和首址。 (4)回收区单独存在。 二、实验指导 1．基本思想 动态分区是指系统不预先划分固定分区，而是在装入程序的时候划分内存区域，使得为程序分配的分区大小恰好等于该程序的需求量，且分区的个数是动态的。显然动态分区有较大的灵活性，较之固定分区能获得好的内存利用率。 2．数据结构 动态分区管理可以用两种数据结构实现，一种是已分配区表和空闲区表，也就是用预先定义好的系统空间来存放空间分配信息。 c++动态分区分配算法模拟(操作系统课程 设计) 课程设计 课程设计名称：操作系统课程设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 课程设计时间：6月13日-——6月17日 计算机科学专业课程设计任务书 说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页 1：需求分析 （1）用C语言实现采用首次适应算法的动态分区分配过程alloc()和回收过程free()。其中，空闲分区通过空闲分区链表来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。 （2）假设初始状态下，可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列：作业1申请130KB；作业2申请60KB；作业3申请100KB；作业2释放60KB；作业4申请200 KB；作业3释放100 KB；作业1释放 130 KB；作业5申请140 KB；作业6申请60 KB；作业7申请 50KB；作业6释放60 KB。采用首次适应算法进行内存块的分配和回 收，同时显示内存块分配和回收后空闲内存分区链的情况。 2：概要设计 （1）数据结构：作业队列数据结构，用于存储待处理作业；阻塞作业队列数据结构，用于存储阻塞的作业。已分配内存块的双向链表，记录当前系 统已分配的各个内存块；未分配内存块的双向链表，记录系统中剩余的 各个内存块；系统内存分配总情况的结点对象，记录系统中阻塞的作业 总数，已分配的内存块数，剩余的内存块数。 （2）主函数：对作业队列、阻塞队列、已分配内存块链表、未分配内存块链表、系统总内存分配情况结点对象进行初始化，调用分配函数或回收函 数，循环处理11个作业步。 （3）分配函数alloc()：首次适应算法检索未分配的内存块链表，若找到合适的内存块，则加以判断，空闲内存块大小减去作业去请求内存块大小小于 /*9.3.2 源程序*/ /***pcb.c***/ #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "string.h" #define MAX 32767 typedef struct node /*设置分区描述器*/ { int address,size; struct node *next; }RECT; /*函数原型*/ RECT *assignment(RECT *head,int application); void acceptment1(RECT *head,RECT *back1); void acceptment2(RECT *head,RECT *back1) ; int backcheck(RECT *head,RECT *back1); void print(RECT *head); /*变量声明*/ RECT *head,*back,*assign1,*p; int application1,maxblocknum; char way; /*主函数*/ main() { char choose[10]; int check; head=malloc(sizeof(RECT)); /*建立可利用区表的初始状态*/ p=malloc(sizeof(RECT)); head->size=MAX; head->address=0; head->next=p; maxblocknum=1; p->size=MAX; p->address=0; p->next=NULL; print(head); /*输出可利用表初始状态*/ printf("Enter the way(best or first(b/f)\n");/*选择适应策略*/ scanf("%c",&way); do{ printf("Enter the assign or accept(as/ac)\n"); scanf("%s",choose); /*选择分配或回收*/ if(strcmp(choose,"as")==0) /*as为分配*/ { printf("Input application:\n"); 实验四动态分区分配算法实验报告及程序 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 实验报告四动态分区分配算法 班级学号姓名 一、实验目的 动态分区分配是根据进程的实际需要，动态地为之分配内存空间，而在分配时，须按照一定的分配算法，从空闲分区表或空闲分区链中选出一分区分配给该作业。在本实验中运用了四种分配算法，分别是 1.首次适应算法，2.循环首次适应算法，3.最坏适应算法4.最佳适应算法。 二、实验环境 普通的计算机一台，编译环境Microsoft Visual C++ 6.0 三、算法思想 1．数据结构 （1）分区开始地址startaddress （2）分区大小size （3）分区状态state 2．功能介绍 （1）首次适应算法 在首次适应算法中，是从已建立好的数组中顺序查找，直至找到第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，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空间令开辟一块新的地址，大小为原来的大小减去作业大小，若查找结束都不能找到一个满足要求的分区，则此次内存分配失败。 （2）循环首次适应算法 该算法是由首次适应算法演变而成，在为进程分配内存空间时，不再是每次都从第一个空间开始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到第一个能满足要求的空闲分区，从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业，为实现本算法，设置一个全局变量f，来控制循环查找，当f%N==0时，f=0；若查找结束都不能找到一个满足要求的分区，则此次内存分配失败。动态分区式存储管理
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