操作系统实验四：主存空间分配与回收（首次适应算法及循环首次适应算法）.docx

简介：
本实验通过实现首次适应和循环首次适应两种算法，探讨了操作系统中主存空间的有效分配与高效回收策略。 在操作系统中，主存空间管理是其核心功能之一，并对系统的高效运行具有决定性的影响。这种管理策略的好坏直接影响到系统如何有效地利用内存资源并快速响应进程需求。 本段落主要探讨了实验四中的两个主题：首先是主存空间的分配与回收；其次是两种动态存储管理策略——首次适应算法（First Fit, FF）和循环首次适应算法（Next Fit, NF）。这两种方法在操作系统中用于优化内存使用效率，提高系统性能。 首次适应算法是一种直观且简单的内存分配方式。它通过维护一个按地址顺序排列的空闲分区链表来实现这一目的。当需要为新进程分配空间时，该算法从列表头部开始查找第一个足够大的空闲区域，并将其分割成两部分：一部分给新进程使用；另一部分如果仍然大于所需大小，则继续保留在链表中作为新的可用内存块。如果没有找到合适的分区则无法完成此次分配操作。尽管FF算法易于实现且执行迅速，但它可能导致低地址区积累大量难以利用的小空闲区域。 相比之下，循环首次适应算法（NF）从上次分配的地点开始寻找下一个适合的新进程的空间需求，并非像FF那样总是返回链表头部重新搜索整个列表。这种策略有助于更均衡地使用内存资源，避免了由于频繁查找导致低地址区积累大量小块的问题。然而，这可能会在高地址区域留下大片未使用的空间，影响到大尺寸任务的分配效率。 为了实现这两种算法，在实验设计中定义了进程控制块（PCB）和空闲分区结构体（FREE）。这些数据结构用于记录内存状态、跟踪已分配与剩余的空间等信息。此外还设置了全局变量来追踪当前活动中的进程数量及内存布局详情，以确保准确无误地进行管理和监控。 实验过程包括初始化内存区域以及展示程序运行结果的辅助函数showProgress的设计和实现。通过使用C语言编写代码并绘制流程图的方式加深了对这两种算法的理解及其工作原理的认识。 最后，在完成这些操作后可以总结出几点学习收获：首先，我们对于操作系统中的动态存储管理有了更深入的理解；其次，掌握了如何将理论知识转化为实际应用，并熟练掌握内存分配策略的使用方法。此外，编写和调试程序的过程也提高了我们在数据结构与算法方面的专业技能。 综上所述，在操作系统的开发过程中选择合适的内存管理方式至关重要，它直接影响到系统性能、用户体验及资源利用率等方面的表现。通过实验中的具体实践环节，我们能够更深入地理解这些机制，并为未来的设计工作打下坚实的基础。