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操作系统内存动态分配模拟算法

实验四内存分配算法

1.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。当用户提出申请主存储器空间时，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是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动态分区管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。

背景知识：

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。

2.实验内容

采用首次适应算法或循环首次算法或最佳适应算法分配主存空间。

由于本实验是模拟主存的分配，所以当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。（即输出当时的空闲区说明表及其内存分配表）

利用VC++6.0实现上述程序设计和调试操作。

3.实验代码

#include

usingnamespace std;

//定义内存的大小

constint SIZE=64;

//作业结构体，保存作业信息

struct Project{

int number;

int length;

};

//内存块结构体，保存内存块信息

struct Block{

int address;

int length;

int busy;

};

int first_fit(list&, Project , list&);//声明首次适配算法函数

int best_fit(list&, Project , list&);//声明最佳适配算法函数

int next_fit(list&, Project , list&);//声明下次适配算法函数

void swap_out(list&, Project , list&);//声明换出作业的函数

void print_info(list, list);//声明打印内存和作业函数

int remain_length(list);//声明计算剩余内存的函数

int main(){

list B_List;

list P_List;

Block m1 = { 1, SIZE, 0 };

B_List.push_back(m1);

print_info(B_List, P_List);

while (true)

{

cout <<"\n\t\t1.装入作业"<< endl <<"\t\t2.换出作业"<< endl <<"\t\t3.退出\n"<< endl <<"请选择操作：";

int choice;

cin >> choice;

switch (choice)

{

case 1://装入作业

{

cout <<"请选择装入方式：(1.首次适配 2.最佳适配 3.下次适配)：\n";

int c1;

cin >> c1;

cout <<"请输入作业号（作业号不能重复）：";

int c2;

cin >> c2;

cout <<"请输入作业所需内存：";

int c3;

cin >> c3;

Project p = { c2, c3 };

if (c1 == 1){

first_fit(B_List, p, P_List);

}

elseif (c1 == 2){

best_fit(B_List, p, P_List);

}

elseif (c1 == 3){

next_fit(B_List, p, P_List);

}

print_info(B_List, P_List);

break;

}

case 2://换出作业

{

cout <<"请选择需换出内存的作业：";

int c3;

cin >> c3;

Project p = { c3, 5 };

swap_out(B_List, p, P_List);

print_info(B_List, P_List);

break;

}

default://退出

{

return 0;

}

//首次适配

int first_fit(list&L1, Project p, list&L2){ list::iterator i;

//遍历列表查找空闲分区

for (i = L1.begin(); i != L1.end(); i++){

//空闲分区大小和作业相同

if (p.length == i->length && i->busy == 0){

i->busy = p.number;

L2.push_back(p);

return 1;

}

//空闲分区比作业内存大

if (p.length < i->length && i->busy == 0){

i->busy = p.number;

int len= i->length-p.length;

i->length = p.length;

Block m = { i->address + p.length, len, 0 };

L1.insert(++i, m);

i--;

L2.push_back(p);

return 1;

}

cout <<"内存不足，作业"<< p.number <<"装入失败"<< endl;

return 0;

}

//最佳适配

int best_fit(list&L1, Project p, list&L2){

list::iterator i, j;

int min = 100000;

for (i = L1.begin(); i != L1.end(); i++){

if (i->length - p.length>-1 && i->length - p.lengthbusy == 0){ j = i;

//找到大于或等于作业内存的最小空闲内存

min = i->length - p.length;

}

i = j;

//空闲分区大小和作业相同

if (min == 0){

i->busy = p.number;

L2.push_back(p);

return 1;

}

//空闲分区比作业内存大

elseif (min != 100000){

i->busy = p.number;

int len = i->length-p.length;

i->length = p.length;

Block m = { i->address + p.length, len, 0 };

L1.insert(++i, m);

i--;

L2.push_back(p);

return 1;

}

if (i == --L1.end()){

cout <<"内存不足，作业"<< p.number <<"装入失败"<< endl;

return 0;

}

//下次适配

int next_fit(list&L1, Project p, list&L2){ int pnumber = L2.back().number;

list::iterator i;

//找到前一次装入的作业位置

for (i = L1.begin(); i != L1.end(); i++){

if (i->busy == pnumber){

break;

}

for (; i != L1.end(); i++){

//空闲分区大小和作业相同

if (p.length == i->length && i->busy == 0){

i->busy = p.number;

L2.push_back(p);

return 1;

}

//空闲分区比作业内存大

if (p.length < i->length && i->busy == 0){

i->busy = p.number;

int len = i->length-p.length;

i->length = p.length;

Block m = { i->address + p.length, len, 0 };

L1.insert(++i, m);

i--;

L2.push_back(p);

return 1;

}

if (i == --L1.end()){

cout <<"内存不足，作业"<< p.number <<"装入失败"<< endl;

return 0;

}

return 0;

}

//换出作业

void swap_out(list&L1, Project p, list&L2){ int pnumber = p.number;

list::iterator i2;

for (i2 = L2.begin(); i2 != L2.end(); i2++){

//根据作业号换出作业

if ((*i2).number == pnumber){

L2.erase(i2);

break;

}

list::iterator i,j,k;

for (i = L1.begin(); i != L1.end(); i++){

if (i->busy == pnumber){

i->busy = 0;

j = i;

k = i;

if (j != L1.begin()){

j--;

//换出作业后前一个空闲区正好能连接

if (j->busy == 0){

i->length += j->length;

i->address = j->address;

L1.erase(j);

}

k++;

//换出作业后后一个空闲区正好能连接

if (k->busy == 0){

i->length += ((*k).length);

L1.erase(k);

}

break;

}

//计算剩余内存

int remain_length(listL1)

{

list::iterator i;

//当前所有作业占用的总内存

int len=0;

for (i = L1.begin(); i != L1.end(); i++){

if (i->busy != 0)

len += i->length;

}

return SIZE-len;

}

void print_info(list L1, list L2){

cout <<"\n***********************************************"<< endl;

cout <<"总内存："<

list::iterator i;

for (i = L1.begin(); i != L1.end(); i++){

if (i->busy == 0){

cout <<" 首地址： "<< i->address <<" 长度： "<< i->length <<" 空闲"<< endl;

}

else

cout <<" 首地址： "<< i->address <<" 长度： "<< i->length <<" 被作业"<< i->busy <<"占用"<< endl;

}

cout <<"***********************************************"<< endl;

cout <<"作业明细(按进入顺序排)："<< endl;

list::iterator j;

for (j = L2.begin(); j!= L2.end(); j++){

cout <<" 作业号："<< j->number <<" 长度： "<< j->length << endl;

}

cout <<"***********************************************"<< endl;

}

4.运行截图

1.初始时内存情况：

2.采用首次适配算法依次放入作业1（10），作业2（5）作业3（20）作业4（15）后的内存情况：

3.换出作业2后内存情况：

4.采用最佳适配算法放入作业5（3）后的内存情况：

5.换出作业3采用最佳适配算法放入作业6（13）内存情况：

6.采用下次适配算法装入作业7（1）内存情况：

5.实验中遇到的问题和解决方法

实验的难点在于数据结构的选择和内存分配算法的模拟。由动态内存的分配涉及到频繁的作业的装入和换出，且不一定发生在首尾，感觉不适合数组和向量。由此也想到了用链表，首先想到自己写链表但是感觉比较麻烦，而且实现的效率感觉也不高。想到c++STL里有链表，便调用了。但是对于其中的操作方法例如insert(),erase()等等不是很熟悉，网上也查询了相关的关于STL中List的介绍，直到熟悉了方法的使用。对于算法的模拟，感觉就是先用数据结构模拟内存，然后用list的方法模拟整个过程作业装入，换出等整个过程。

操作系统课程设计--连续动态分区内存管理模拟实现

（操作系统课程设计）连续动态分区内存管理模拟实现

目录《操作系统》课程设计 (1) 引言 (3) 课程设计目的和内容 (3) 需求分析 (3) 概要设计 (3) 开发环境 (4) 系统分析设计 (4) 有关了解内存管理的相关理论 (4) 内存管理概念 (4) 内存管理的必要性 (4) 内存的物理组织 (4) 什么是虚拟内存 (5) 连续动态分区内存管理方式 (5) 单一连续分配（单个分区) (5) 固定分区存储管理 (5) 可变分区存储管理（动态分区） (5) 可重定位分区存储管理 (5) 问题描述和分析 (6) 程序流程图 (6) 数据结构体分析 (8) 主要程序代码分析 (9) 分析并实现四种内存分配算法 (11) 最先适应算 (11) 下次适应分配算法 (13) 最优适应算法 (16)

最坏适应算法......................................................... (18) 回收内存算法 (20) 调试与操作说明 (22) 初始界面 (22) 模拟内存分配 (23) 已分配分区说明表面 (24) 空闲区说明表界面 (24) 回收内存界面 (25) 重新申请内存界面..........................................................26. 总结与体会 (28) 参考文献 (28) 引言操作系统是最重要的系统软件，同时也是最活跃的学科之一。我们通过操作系统可以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。存储器是计算机系统的重要组成部分，近年来，存储器容量虽然一直在不断扩大，但仍不能满足现代软件发展的需要，因此，存储器仍然是一种宝贵而又紧俏的资源。如何对它加以有效的管理，不仅直接影响到存储器的利用率，而且还对系统性能有重大影响。而动态分区分配属于连续分配的一种方式，它至今仍在内存分配方式中占有一席之地。课程设计目的和内容：理解内存管理的相关理论，掌握连续动态分区内存管理的理论；通过对实际问题的编程实现，获得实际应用和编程能力。

操作系统第六次内存分配与回收模拟

操作系统课程实验报告姓名学号系计算机任课教师指导教师评阅教师实验地点丽泽楼C304-2 丽泽楼C304-1 (请勾选实际实验地点) 实验时间实验课表现出勤和个人表现Q1(15+15（组长评分）=30分) 得分：实验总分 (Q1+Q2+Q3 +Q4) 实验完成情况Q2(45分(组长评分,教师根据实际情况微调)) 得分：实验编号与实验名称：第六次实验内存分配与回收模拟实验目的：通过使用位图跟踪内存使用情况，模拟和评价不同的内存分配算法；熟悉内存分配和回收。实验内容及要求（详见实验讲义与实验指导书）： 1）要求用你熟悉的程序设计语言编写和调试一个内存分配和回收模拟程序；要求在主函数中测试。 2）实验报告中必须包括：设计思想、数据定义（包括详细说明）、处理流程（详细算法描述和算法流程图）、源代码、运行结果、体会等部分。 3）必须模拟该4种内存分配算法：first fit，next fit，best fit和worst fit中的至少2种。 4）需显示出每次分配和回收后的空闲分区链的情况来以及内存占用情况图，并统计各种算法产生的碎片空闲区（小于3个单元（unit）的空闲区）数。 5）计算2个性能参数：碎片数、平均搜索空闲区次数实验内容及关键步骤（流程图）

First fit next fit 实验内容及关键步骤（代码）Q3（15分） (1)First fit 代码运行结果#include struct not_empty//已分配分区表 { char process_id;//作业标志符，此处采用-255的整数 int address_of_start;//起始地址 int size_of_notempty;//作业请求的内存单元数 int delete_or_not; //进程是否被创建，是否 } Not_Empty[20]; void printnow(char ram[]){//输出内存分配情况 int i; for(i=1;i<=128;i++) { printf("%c",ram[i]); if(i%11==0) printf("\n"); } printf("\n"); } void printfree(char ram[]){//输出内存空闲区和内存空闲碎片 int i,flag=0,can_not_use=0; printf("空闲区间为：\n"); for(i=1;i<=128;i++){ if(flag==0)

动态内存分配和回收

实验五可变分区存储管理方式的内存分配和回收一．实验目的通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解，熟悉可变分区存储管理的内存分配和回收。二．实验属性设计三．实验内容 1．确定内存空间分配表； 2．采用最优适应算法完成内存空间的分配和回收； 3．编写主函数对所做工作进行测试。四．实验背景材料实现可变分区的分配和回收，主要考虑的问题有三个：第一，设计记录内存使用情况的数据表格，用来记录空闲区和作业占用的区域；第二，在设计的数据表格基础上设计内存分配算法；第三，在设计的数据表格基础上设计内存回收算法。首先，考虑第一个问题，设计记录内存使用情况的数据表格，用来记录空间区和作业占用的区域。由于可变分区的大小是由作业需求量决定的，故分区的长度是预先不固定的，且分区的个数也随内存分配和回收变动。总之，所有分区情况随时可能发生变化，数据表格的设计必须和这个特点相适应。由于分区长度不同，因此设计的表格应该包括分区在内存中的起始地址和长度。由于分配时空闲区有时会变成两个分区：空闲区和已分分区，回收内存分区时，可能会合并空闲分区，这样如果整个内存采用一张表格记录己分分区和空闲区，就会使表格操作繁琐。分配内存时查找空闲区进行分配，然后填写己分配区表，主要操作在空闲区；某个作业执行完后，将该分区变成空闲区，并将其与相邻的空闲区合并，主要操作也在空闲区。由此可见，内存的分配和回收主要是对空闲区的操作。这样为了便于对内存空间的分配和回收，就建立两张分区表记录内存使用情况，一张表格记录作业占用分区的“己分分区表”；一张是记录空闲区的“空闲区表”。这两张表的实现方法一般有两种：一种是链表形式，一种是顺序表形式。在实验中，采用顺序表形式，用数组模拟。由于顺序表的长度必须提前固定，所以无论是“已分分区表”还是“空闲区表”都必须事先确定长度。它们的长度必须是系统可能的最大项数。 “已分分区表”的结构定义 #define n 10 //假定系统允许的最大作业数量为n struct { float address; //已分分区起始地址 float length; //已分分区长度、单位为字节 int flag; //已分分区表登记栏标志，“0”表示空栏目，实验中只支持一个字符的作业名 }used_table[n]; //已分分区表 “空闲区表”的结构定义 #define m 10 //假定系统允许的空闲区最大为m struct

存储管理---------常用页面置换算法模拟实验

实验七存储管理---------常用页面置换算法模拟实验实验目的通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解虚拟存储技术的特点，掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现过程，并比较它们的效率。实验内容设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用下述算法计算访问命中率。 1、最佳淘汰算法（OPT） 2、先进先出的算法（FIFO） 3、最近最久未使用算法（LRU） 4、最不经常使用算法（LFU） 5、最近未使用算法（NUR）命中率＝１－页面失效次数／页地址流长度实验准备本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。即首先用srand( )和rand( )函数定义和产生指令序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，并针对不同的算法计算出相应的命中率。（1）通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。指令的地址按下述原则生成： A：50%的指令是顺序执行的 B：25%的指令是均匀分布在前地址部分 C：25%的指令是均匀分布在后地址部分具体的实施方法是： A：在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m B：顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令 C：在前地址[0,m+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m’ D：顺序执行一条指令，其地址为m’+1 E：在后地址[m’+2，319]中随机选取一条指令并执行 F：重复步骤A-E，直到320次指令（2）将指令序列变换为页地址流设：页面大小为1K；用户内存容量4页到32页；用户虚存容量为32K。在用户虚存中，按每K存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：第0 条-第9 条指令为第0页（对应虚存地址为[0，9]）第10条-第19条指令为第1页（对应虚存地址为[10，19]） ……………………………… 第310条-第319条指令为第31页（对应虚存地址为[310，319]）按以上方式，用户指令可组成32页。实验指导一、虚拟存储系统 UNIX中，为了提高内存利用率，提供了内外存进程对换机制；内存空间的分配和回收均以

存储管理---动态分区分配算法的模拟

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) {

操作系统内存动态分配模拟算法

实验四存分配算法 1.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。当用户提出申请主存储器空间时，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是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动态分区管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。背景知识：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。 2.实验容采用首次适应算法或循环首次算法或最佳适应算法分配主存空间。由于本实验是模拟主存的分配，所以当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。（即输出当时的空闲区说明表及其存分配表）利用VC++6.0实现上述程序设计和调试操作。 3.实验代码 #include #include using namespace std; //定义存的大小 const int SIZE=64; //作业结构体，保存作业信息 struct Project{ int number; int length; }; //存块结构体，保存存块信息 struct Block{

动态内存分配

浅析动态内存分配及Malloc/free的实现2011-03-18 22:47一、概述：动态内存分配，特别是开发者经常接触的Malloc/Free接口的实现，对许多开发者来说，是一个永远的话题，而且有时候也是一个比较迷惑的问题，本文根据自己的理解，尝试简单的探究一下在嵌入式系统中，两类典型系统中动态内存分配以及Malloc/Free的实现机制。二、内存分配方式 Malloc/Free主要实现的是动态内存分配，要理解它们的工作机制，就必须先了解操作系统内存分配的基本原理。在操作系统中，内存分配主要以下面三种方式存在：（1）静态存储区域分配。内存在程序编译的时候或者在操作系统初始化的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在，而且其大小不会改变，也不会被重新分配。例如全局变量，static变量等。（2）栈上的内存分配。栈是系统数据结构，对于进程/线程是唯一的，它的分配与释放由操作系统来维护，不需要开发者来 [url=javascript:;]管理[/url] 。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时，这些存储单元会被自动释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，不同的操作系统对栈都有一定的限制。（3）堆上的内存分配，亦称动态内存分配。程序在运行的期间用malloc申请的内存，这部分内存由程序员自己负责管理，其生存期由开发者决定：在何时分配，分配多少，并在何时用free来释放该内存。这是唯一可以由开发者参与管理的内存。使用的好坏直接决定系统的性能和稳定。三、动态内存分配概述首先，对于支持虚拟内存的操作系统，动态内存分配(包括内核加载,用户进程加载,动态库加载等等)都是建立在操作系统的虚拟内存分配之上的，虚拟内存分配主要包括： 1、进程使用的内存地址是虚拟的(每个进程感觉自己拥有所有的内存资源)，需要经过页表的映射才能最终指向系统实际的物理地址。 2、主内存和磁盘采用页交换的方式加载进程和相关数据，而且数据何时加载到主内存，何时缓存到磁盘是OS调度的，对应用程序是透明的。 3、虚拟存储器给用户程序提供了一个基于页面的内存大小，在32位系统中，用户可以页面大小为单位，分配到最大可以到4G(内核要使用1G或2G等内存地址)字节的虚拟内存。 4、对于虚拟内存的分配，操作系统一般先分配出应用要求大小的虚拟内存，只有当应用实际使用时，才会调用相应的操作系统接口，为此应用程序分配大小以页面为单位的实际物理内存。 5、不是所有计算机系统都有虚拟内存机制，一般在有MMU硬件支持的系统中才有虚拟内存的实现。许多嵌入式操作系统中是没有虚拟内存机制的，程序的动态分配实际是直接针对物理内存进行操作的。许多典型的实时嵌入式系统如Vxworks、Uc/OS 等就是这样。四、动态内存分配的实现由于频繁的进行动态内存分配会造成内存碎片的产生，影响系统性能，所以在不同的系统中，对于动态内存管理，开发了许多不同的算法（具体的算法实现不想在这里做详细的介绍，有兴趣的读者可以参考Glib C 的源代码和附录中的资料）。不同的操作系统有不同的实现方式，为了程序的可移植性，一般在开发语言的库中都提供了统一接口。对于C语言，在标准C库和Glib 中，都实现了以malloc/free为接口的动态内存分配功能。也就是说，malloc/free库函索包装了不同操作系统对动态内存管理的不同实现，为开发者提供了一个统一的开发环境。对于我们前面提到的一些嵌入式操作系统，因为实时系统的特殊要求（实

《动态分配内存与数据结构》课后习题

《动态分配内存与数据结构》习题学号姓名一、选择题 1、是一种限制存取位置的线性表，元素的存取必须服从先进先出的规则。 A．顺序表B．链表C．栈D．队列 2、是一种限制存取位置的线性表，元素的存取必须服从先进后出的规则。 A．顺序表B．链表C．栈D．队列 3、与顺序表相比，链表不具有的特点是。 A．能够分散存储数据，无需连续内存空间 B．插入和删除无需移动数据 C．能够根据下标随机访问 D．只要内存足够，没有最大长度的限制 4、如果通过new运算符动态分配失败，返回结果是。 A．-1 B．0 C．1D．不确定 5、实现深复制中，不是必须自定义的。 A．构造函数B．复制构造函数 C．析构函数D．复制赋值操作符函数 6、分析下列代码是否存在问题，选择合适的选项：。 int main(void) { int *p = new int [10]; p = new int [10]; delete [] p; p = NULL; return 0; } A．没有问题 B．有内存泄漏 C．存在空悬指针 D．存在重复释放同一空间 7、通过new运算符动态分配的对象，存储于内存中的。 A．全局变量与静态变量区 B．代码区 C．栈区 D．堆区 8、下列函数中，可以是虚函数。 A．构造函数 B．析构函数 C．静态成员函数 D．友元函数 9、关于通过new运算符动态创建的对象数组，下列判断中是错误的。 A. 动态创建的对象数组只能调用默认构造函数 B. 动态创建的对象数组必须调用delete []动态撤销 C. 动态创建的对象数组的大小必须是常数或常变量 D. 动态创建的对象数组没有数组名 10、顺序表不具有的特点是 A. 元素的存储地址连续 B. 存储空间根据需要动态开辟，不会溢出 C. 可以直接随机访问元素 D. 插入和删除元素的时间开销与位置有关 11、假设一个对象Ob1的数据成员是指向动态对象的指针，如果采用浅复制的方式复制该对象得到对象Ob2，那么在析构对象Ob1和对象Ob2时会的问题。 A. 有重复释放 B. 没有 C. 内存泄漏 D. 动态分配失败 12、假设对5个元素A、B、C、D、E进行压栈或出栈的操作，压栈的先后顺序是ABCDE，则出栈的先后顺序不可能是。 A. ABCDE B. EDCBA C. EDBCA D. BCADE 13、假设对4个元素A、B、C、D、E进行压栈或出栈的操作，压栈的先后顺序是ABCD，则出栈的先后顺序不可能是。 A. ABCD B. DCBA C. BCAD D. DCAB 14、通过new运算符动态创建的对象的存放在中。 A. 代码区 B. 栈区 C. 自由存储区 D. 全局数据区 15、链表不具有的特点是。 A. 元素的存储地址可以不连续 B. 存储空间根据需要动态开辟，不会溢出 C. 可以直接随机访问元素 D. 插入和删除元素的时间开销与位置无关 16、有关内存分配和释放的说法，下面当中错误的是 A．new运算符的结果只能赋值给指针变量 B．动态创建的对象数组必须调用delete []动态撤销 C．用new分配的空间位置是在内存的栈区 D．动态创建的对象数组没有数组名 17、关于栈，下列哪项不是基本操作 A．删除栈顶元素 B．删除栈底元素 C．判断栈是否为空 D．把栈置空 18、关于链表，说法错误的是

嵌入式系统中,动态分配内存可能发生的问题是什么

嵌入式系统中，动态分配内存可能发生的问题是什么中断是嵌入式系统中重要的组成部分，这导致了很多编译开发商提供一种扩展—让标准C支持中断。具代表事实是，产生了一个新的关键字__interrupt。下面的代码就使用了__interrupt关键字去定义了一个中断服务子程序(ISR)，请评论一下这段代码的。__interrupt do 1．压控振荡器的英文缩写。2．动态随机存储器的英文缩写。3．选择电阻时要考虑什么？4．单片机上电后没有运转，首先要检查什么？5．计算机的基本组成部分及其各自的作用。6．怎样用D 触发器、与或非门组成二分频电路？这个问题用几个解决方案。我首选的方案是：while(1) { } 一些程序员更喜欢如下方案：for(;;) { } 这个实现方式让我为难，因为这个语法没有确切表达到底怎么回事。如果一个应试者给出这个作为方案，我将用这个作为一个机会去探究他们这样做的基本原理。如果一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子：1).

回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯，尽管不像非嵌入式计算机那么常见，嵌入式系统还是有从堆（heap）中动态分配内存的过程的。那么嵌入式系统中，动态分配内存可能发生的问题是什么？这里，我期望应试者能提到内存碎片，碎片收集的问题，变量的持行时间等等。这个主题已经在ESP杂志中被广泛地讨

实验六分页内存管理算法模拟

实验七分页内存管理算法模拟姓名：黄中圣学号：20140288 班级：14级计科三班一、实验目的 1、熟悉基本分页存储管理。 2、建立描述分页内存管理中的页目录表、页表结构。 3、实现进行虚拟内存到物理内存的映射算法。二、实验理论基础及教材对应关系 1、操作系统中内存管理。 2、基本分页内存、分段内存管理。 3、页目录表、页表的作用，以及虚拟地址到物理地址的映射关系。三、实验内容与步骤题目：分页存储管理的设计与实现。某系统采用了两级页表机制，可使页表所占用内存尽量少，分页地址变换机构如下图所示：

分页地址变换机构页目录表共1024项，每个页表1024项，每页的大小是4K个字节。地址转换时，先由分段部件生成线性地址，再由上面所述的分页部件，根据线性地址中的页目录索引在页目录表中找相应的项，该项值为所需页表在内存的块号，找到该页表后，然后按第21－12位的页表索引找到所需页的物理内存起始地址，把它与12位偏移直接相加得到32位的物理地址。设系统有如表1中所示的10个段，已知：1－8段从内存的200000H处开始由低地址到高地址连续存放，映射到3G＋4M开始的线性地址空间；9段（缓冲区）放在400000H开始的内存，映射的线性地址同物理地址；显存从B8000H 开始，映射到3G开始的线性地址空间。表1

（1）、请设计并填写页目录表和页表（需说明每张表的内存地址）内存的物理地址200000H(=0010 0000 0000 [0000 0000 0000])映射到的线性地址为3G＋4M(=[1100 0000 01] [00 0000 0000] [0000 0000 0000])，内存的物理地址400000H(= 0100 0000 0000 [0000 0000 0000])映射到的线性地址为400000H(=[0000 0000 01] [00 0000 0000] [0000 0000 0000])，内存的物理地址B8000H(=1011 1000 [0000 0000 0000])映射到的线性地址为3G(=[1100 0000 00] [00 0000 0000] [0000 0000 0000])，页目录表#0索引为0000 0000 01，该项值为所需页表在内存的块号，找到该页表后，00 0000 0000为页表索引，该值找到所需页的物理内存起始地址，又12位偏移值为0000 0000 0000，所以物理内存起始地址为：400000H 页目录表#1索引为1100 0000 00，该项值为所需页表在内存的块号，找到该页表后，00 0000 0000为页表索引，该值找到所需页的物理内存起始地址，又12位偏移值为0000 0000 0000，所以物理内存起始地址为：B8000H 页目录表#1索引为1100 0000 01，该项值为所需页表在内存的块号，找到该页表后，00 0000 0000为页表索引，该值找到所需页的物理内存起始地址，又12位偏移值为0000 0000 0000，所以物理内存起始地址为：200000H 所以设置页目录表1张，内存地址为....，页表3张内存起始地址分别为0000 0000 01，1100 0000 00，1100 0000 01 （2）、线性地址为：C0401010H、C0404010H、C0414010H，则物理地址是多少，所在段的段名是什么？（需写出计算的详细步骤） C0401010=(1100 0000 01)(00 0000 0001) (0000 0001 0000)物理地址为： 0010 0000 0001 (0000 0001 0000)=201010H在第2段 C0404010=(1100 0000 01)(00 0000 0100) (0000 0100 0000)物理地址为： 0010 0000 0100 (0000 0100 0000)=204040H在第5段 C0414010=(1100 0000 01)(00 0001 0100) (0000 0001 0000)物理地址为： 0010 0001 0100 (0000 0001 0000)=214010H在第6段实验步骤： 1、定义页目录表、页表的数据结构，以及必要的数据。 #define Page_Size 4096 // 页面大小

内存分配,首次适应算法

一、实验名称：内存分配与回收二、实验内容：用首次适应算法实现存储空间的分配,回收作业所占用的存储空间。三、实验目的：一个好的计算机系统不仅要有足够的存储容量，较高的存取速度和稳定可靠的存储器，而且能够合理的分配和使用这些主存空间。当用户提出申请主存空间的要求时，存储管理能够按照一定的策略分析主存的使用情况，找出足够的空间分配给申请者；当作业运行完毕，存储管理要回收作业占用的主存空间。本实验实现在可变分区存储管理方式下，采用最先适应算法对主存空间进行分配和回收，以加深了解操作系统的存储管理功能。四、实验过程： a)基本思想空闲分区链以地址递增的次序连接。在分配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到一个大小能够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，余下的空闲分区仍然留在空闲链中。若从链首直至链尾都不能找到一个能满足要求的分区，则此次内存分配失败。 b)主要数据结构 typedef struct FreeLink{

#include <> #include <> using namespace std; typedef struct FreeLink{配内存"<>choice; }while(choice!='1'&&choice!='2'&&choice!='3'); switch(choice){ case '1':allocate(p);print();break; case '2':huishou(p);print();break; case '3':clear();return 0;break; } } } int main(){//主函数 ptr free=(FreeLink *)malloc(sizeof(FreeLink));

请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟

信息工程学院实验报告课程名称：操作系统Array实验项目名称：请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟实验时间：班级姓名：学号：一、实验目的: 1.了解内存分页管理策略 2.掌握调页策略 3.掌握一般常用的调度算法 4.学会各种存储分配算法的实现方法。 5.了解页面大小和内存实际容量对命中率的影响。二、实验环境: PC机、windows2000 操作系统、VC++ 三、实验要求：本实验要求4学时完成。 1.采用页式分配存储方案，通过分别计算不同算法的命中率来比较算法的优劣，同时也考虑页面大小及内存实际容量对命中率的影响； 2.实现OPT 算法 (最优置换算法) 、LRU 算法 (Least Recently) 、 FIFO 算法 (First IN First Out)的模拟； 3.会使用某种编程语言。实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法，针对实验要求完成基本代码编写、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。实验后认真书写符合规范格式的实验报告，按时上交。四、实验内容和步骤： 1.编写程序，实现请求页式存储管理中常用页面置换算法LRU算法的模拟。要求屏幕显示LRU算法的性能分析表、缺页中断次数以及缺页率。 2.在上机环境中输入程序，调试，编译。 3.设计输入数据，写出程序的执行结果。 4.根据具体实验要求，填写好实验报告。五、实验结果及分析：实验结果截图如下：

利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出，将它压入栈顶。因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号，栈底是最近最久未被使用的页面号。当访问第5个数据“5”时发生了缺页，此时1是最近最久未被访问的页，应将它置换出去。同理可得，调入队列为：1 2 3 4 5 6 7 1 3 2 0 5，缺页次数为12次，缺页率为80%。六、实验心得：本次实验实现了对请求页式存储管理中常用页面置换算法LRU算法的模拟。通过实验，我对内存分页管理策略有了更多的了解。最近最久未使用（LRU）置换算法的替换规则：是根据页面调入内存后的使用情况来进行决策的。该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间，当需淘汰一个页面的时候选择现有页面中其时间值最大的进行淘汰。最佳置换算法的替换规则：其所选择的被淘汰页面，将是以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面。先进先出(FIFO)页面置换算法的替换规则：该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法实现简单只需把一个进程已调入内存的页面，按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指针，使它总是指向最老的页面。三种替换算法的命中率由高到底排列OPT>LRU>FIFO。本次的程序是在网上查找的相关代码然后自己进行修改，先自己仔细地研读了这段代码，在这过程中我对C++代码编写有了更深的了解。总之，本次实验使我明白要学会把课堂上的理论应用到实际操作中。我需要在今后熟练掌握课堂上的理论基础，只有坚实的基础，才能在实际操作中更得心应手。附录： #include "" #include <> const int DataMax=100; const int BlockNum = 10;

可变分区存储管理方式的内存分配和回收实验报告(最优算法)

一．实验目的通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解，熟悉可变分区存储管理的内存分配和回收。二．实验内容 1．确定内存空间分配表； 2．采用最优适应算法完成内存空间的分配和回收； 3．编写主函数对所做工作进行测试。三．实验背景材料由于可变分区的大小是由作业需求量决定的，故分区的长度是预先不固定的，且分区的个数也随内存分配和回收变动。总之，所有分区情况随时可能发生变化，数据表格的设计必须和这个特点相适应。由于分区长度不同，因此设计的表格应该包括分区在内存中的起始地址和长度。由于分配时空闲区有时会变成两个分区：空闲区和已分分区，回收内存分区时，可能会合并空闲分区，这样如果整个内存采用一张表格记录己分分区和空闲区，就会使表格操作繁琐。分配内存时查找空闲区进行分配，然后填写己分配区表，主要操作在空闲区；某个作业执行完后，将该分区变成空闲区，并将其与相邻的空闲区合并，主要操作也在空闲区。由此可见，内存的分配和回收主要是对空闲区的操作。这样为了便于对内存空间的分配和回收，就建立两张分区表记录内存使用情况，一张表格记录作业占用分区的“己分分区表”；一张是记录空闲区的“空闲区表”。这两张表的实现方法一般有两种：一种是链表形式，一种是顺序表形式。在实验中，采用顺序表形式，用数组模拟。由于顺序表的长度必须提前固定，所以无论是“已分分区表”还是“空闲区表”都必须事先确定长度。它们的长度必须是系统可能的最大项数。 “已分分区表”的结构定义 #define n 10 //假定系统允许的最大作业数量为n struct { float address; //已分分区起始地址 float length; //已分分区长度、单位为字节 int flag; //已分分区表登记栏标志，“0”表示空栏目，实验中只支持一个字符的作业名 }used_table[n]; //已分分区表 “空闲区表”的结构定义 #define m 10 //假定系统允许的空闲区最大为m struct { float address; //空闲区起始地址 float length; //空闲区长度、单位为字节 int flag; //空闲区表登记栏标志，“0”表示空栏目，“1”表示未分配 }used_table[n]; //空闲区表第二，在设计的数据表格基础上设计内存分配。装入一个作业时，从空闲区表中查找满足作业长度的未分配区，如大于作业，空闲区划分成两个分区，一个给作业，一个成为小空闲分区。实验中内存分配的算法采用“最优适应”算法，即选择一个能满足要求的最小空闲分区。第三，在设计的数据表格基础上设计内存回收问题。内存回收时若相邻有空闲分区则合并空闲区，修改空闲区表。四、参考程序 #define n 10 //假定系统允许的最大作业数量为n

实验七请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟

实验七请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟实验七请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟实验学时:4 实验类型:设计实验要求:必修一、实验目的 (1)了解内存分页管理策略 (2)掌握调页策略 (3)掌握一般常用的调度算法 (4)学会各种存储分配算法的实现方法。 (5)了解页面大小和内存实际容量对命中率的影响。二、实验内容 (1)采用页式分配存储方案，通过分别计算不同算法的命中率来比较算法的优劣，同时也考虑页面大小及内存实际容量对命中率的影响; (2)实现OPT 算法 (最优置换算法) 、LRU 算法 (Least Recently) 、 FIFO 算法 (First IN First Out)的模拟; (3)会使用某种编程语言。三、实验原理分页存储管理将一个进程的逻辑地址空间分成若干大小相等的片，称为页面或页。在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存而需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据，送磁盘的对换区中。但应将哪个页面调出，须根据一定的算法来确定。

通常，把选择换出页面的算法称为页面置换算法(Page_Replacement Algorithms)。一个好的页面置换算法，应具有较低的页面更换频率。从理论上讲，应将那些以后不再会访问的页面换出，或将那些在较长时间内不会再访问的页面调出。 1、最佳置换算法OPT(Optimal) 它是由Belady于1966年提出的一种理论上的算法。其所选择的被淘汰页面，将是以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面。采用最佳置换算法，通常可保证获得最低的缺页率。但由于人目前还无法预知一个进程在内存的若干个页面中，哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法是无法实现的，便可以利用此算法来评价其它算法。 2、先进先出(FIFO)页面置换算法这是最早出现的置换算法。该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法实现简单只需把一个进程已调入内存的页面，按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指针，使它总是指向最老的页面。 3、最近最久未使用置换算法 (1)LRU(Least Recently Used)置换算法的描述 FIFO置换算法性能之所以较差，是因为它所依据的条件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反映页面的使用情况。最近最久未使用(LRU)置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。由于无法预测各页面将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，因此，LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t,，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其t值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。 (2)LRU置换算法的硬件支持

动态内存分配(C语言)

实验报告实验课程名称：动态内存分配算法年12月1日

实验报告一、实验内容与要求动态分区分配又称为可变分区分配，它是根据进程的实际需要，动态地为之分配内存空间。在实验中运用了三种基于顺序搜索的动态分区分配算法，分别是1.首次适应算法2.循环首次适应算法3.最佳适应法3.最坏适应法分配主存空间。二、需求分析本次实验通过C语言进行编程并调试、运行，显示出动态分区的分配方式，直观的展示了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对内存的释放和回收方式之间的区别。首次适应算法要求空闲分区链以地址递增的次序链接，在分配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到一个大小能满足要求的空闲分区为止，然后在按照作业的大小，从该分区中划出一块内存空间，分配给请求者，余下的空余分区仍留在空链中。优点：优先利用内存中低址部分的空闲分区，从而保留了高址部分的大空闲区，为以后到达的大作业分配大的内存空间创造了条件。缺点：低址部分不断被划分，会留下许多难以利用的、很小的空闲分区即碎片。而每次查找又都是从低址部分开始的，这无疑又会增加查找可用空闲分区时的开销。

循环首次适应算法在为进程分配内存空间时，不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，直到找到一个能满足要求的空闲分区。优点：该算法能使内存中的空闲分区分布得更均匀，从而减少了查找空闲分区时的开销。最佳适应算法该算法总是把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业，避免大材小用，该算法要求将所有的空闲分区按其容量以从小到大的顺序形成一空闲分区链。缺点：每次分配后所切割下来的剩余部分总是最小的，这样，在存储器中会留下许多难以利用的碎片。最坏适应算法最坏适应算法选择空闲分区的策略正好与最佳适应算法相反：它在扫描整个空闲分区或链表时，总会挑选一个最大的空闲区，从中切割一部分存储空间给作业使用。该算法要求，将所有的空闲分区，按其容量以大到小的顺序形成一空闲分区链。查找时，只要看第一个分区能否满足作业要求即可。优点：可使剩下的空闲区不至于太小，产生碎片的可能性最小，对中小作业有利，同时，最坏适应算法查找效率很高。缺点：导致存储器中缺乏大的空闲分区三、数据结构为了实现动态分区分配算法，系统中配置了相应的数据结构，用以描述空闲分区和已分配分区的情况，常用的数据结构有空闲分区表和空闲分区链流程图

操作系统内存动态分配模拟算法

操作系统课程设计--连续动态分区内存管理模拟实现

操作系统第六次 内存分配与回收模拟

动态内存分配和回收

存储管理---------常用页面置换算法模拟实验

存储管理---动态分区分配算法的模拟

操作系统内存动态分配模拟算法

动态内存分配

《动态分配内存与数据结构》课后习题

嵌入式系统中,动态分配内存可能发生的问题是什么

实验六 分页内存管理算法模拟

内存分配,首次适应算法

请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟

可变分区存储管理方式的内存分配和回收实验报告(最优算法)

实验七请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟

动态内存分配(C语言)

最新c++动态分区分配算法模拟(操作系统课程设计)

操作系统第六次内存分配与回收模拟

实验六分页内存管理算法模拟