操作系统存储管理方法与教学演示系统

1、操作系统存储管理方法与教学演示系统操作系统存储管理方法与教学演示系统摘要:操作系统课程具有理论性强、知识点多、概念多等特点。本文通过内存分区算法与内核机制演示系统,展示内存管理的最正确适应法、最差适应法、首次适应法以及伙伴算法的动态模拟实现。多媒体教学方法的应用,帮助学生理解内存管理的分配算法,进步了学生学习兴趣,课堂教学质量得到进步。关键词:虚拟存储;伙伴算法;日志;动态数据中图分类号:G642文献标识码:B1引言操作系统(peratingSyste,简称S)是用于控制、管理硬件和软件资源以及方便用户使用的程序集合,是用户与计算机的接口。随着操作系统在现代计算机系统中的作用越来越重要,操作系

2、统课程已成为计算机类专业的必修课程。由于操作系统课程具有概念多、抽象、内容广、更新快的特点,对教师授课和学生掌握难度都较大,如何将操作系统课程中抽象的原理与详细繁琐的操作系统实现技术有机的结合起来,以比拟直观的、易于理解、易于掌握的形式展现出来,一直是操作系统教学过程中关心与讨论的一大问题。2课程教学手段与方法的改良教学方法是指为到达教学目的,完成教学内容,运用教学手段而进展的,有教学原那么指导的一整套方式组成的、师生互相作用的活动。课程的时代化要请教学必须与时俱进,本课程教学实例分析与实验平台均已采用目前流行的Linux操作系统。在教学理论中,不断探究教学方法,包括为操作系统课程设计了操作系

3、统多媒体教学课件与操作系统多媒体教学辅助演示系统。通过多媒体教学课件与教学辅助演示系统将一些较抽象的原理,诸如:内存空闲分区的记载与分配回收的过程、虚地址到实地址的动态转换、存储管理伙伴算法等,用课件动画,生动形象地提醒、演绎抽象原理的实现。本系统程序开发平台为Visual+6.0,主要功能由图1描绘。3伙伴算法(Buddy)分析管理存储器有许多不同的方式:单一连续区存储管理、分区存储管理、分页存储管理、分段存储管理等。本设计针对分区存储管理,通过分区表格记载内存空闲区,进展分配与回收管理并作模拟演示。采用的算法有最正确适应法、最差适应法、首次适应法和伙伴算法。3.1Linux伙伴算法思想Li

4、nux虚拟存储技术,通过多级页表将虚拟地址转换为物理地址。采用位图和链表方式管理内存页。伙伴策略:将主存划分成块,块大小为2幂次页(块组):1页,2页,4页,8页,16页,32页。块内页连续存储于E,当分配一个空闲区:S=2k时,假设空闲组链中2k链非空:分配出去。假设2k链空:那么找2k+1链,不空:分成2个2k。一个分配,一个进2k链。2k+1链空:继续找2k+2链。3.2伙伴算法模拟伙伴算法有效地分配和回收页块。页分配使用2的幂次大小的块。这意味着可以分配1页大小,2页大小,4页大小的块,依此类推。只要系统有满足需要的足够的空闲页,模拟分配代码就会在free_area中查找满足需要大小的

5、一个页块。free_area中的每一个单元都有描绘自身大小的页块的占用和空闲情况的位图。(1)BLKDATA构造typedefstrut_BlkDataBLKDATA;描绘当前某个块组首地址、大孝空闲标志。所有块组的BLKDATA构造被动态记录在与此关联的数据库的动态数据集中。(2)系统界面本系统为空闲分区算法与内核机制演示系统,系统初始主界面见图2所示。主窗口中间16*16网格区,每小格代表一个根本主存页块。用绿色小方格表示该页为空闲,用红色小方格表示该页为忙。初始时,设256个页面均为空闲。当前内存使用率通过网格区右侧方框图显示。主窗口右方,提供一组初始化、分配、淘汰、演示动作按钮。右下区

6、记录了对本系统进展的所有操作,即操作日志。被记载在日志文件中。故当再次启动本系统时,可以再次见到退出系统时的状态。论文联盟(3)分配过程当分配一个长度为prsize,即2k块组时,查动态数据集中有否该长度块组处于空闲(False标志),有那么将该记录标志改为True,示作成功分配。否那么,调用函数,采用递归方法将块组size=2k+1(假设存在),分解为一对伙伴(2k、2k),分别以二个块组记录进动态数据集。分配流程见图3所示。(4)窗口同步展示图2、图4分别为程序初始界面窗口与数据集初态。点击分配按钮,可进入分配界面,选择内存分配算法(伙伴算法)、输入分配大小要求,执行动态分配过程。假设首先分配4页,动态数据集中将256个连续页块作递归分割,并将第一个4页作分配(True),另一个4页的伙伴空闲(False)。假设随后再分配16页,空闲区大小的页块和首地址的变化见图5,内存分布状态见图6所示。任何时候,都可选择淘汰按钮,将内存空间作回收及合并,执行淘汰处理。由于每次所作的内存分配与回收操作,都被记录在日志文件中,并通过主窗口显示。动态过程一目了然。4结论通过类似Buddy算法等的多媒体教学课件,较充分展示了教学内容,并且从难以理解的根本概念开场、运用教学辅助演示系统的教学手段,以比拟直观、生动、易于理解的形式展现出来,有效的到达教学目的。