使用链表、队列等数据结构来实现虚拟存储器管理系统对于进程的内存分配、页面置换和进程调度等问题可以采用首次适应算法实现虚拟存储器管理系统
虚拟存储器管理系统的实现需要以下几个步骤:
- 定义页面和进程结构体
页面结构体包含页面号、占用进程号、页面状态(是否被占用)、页面大小等信息;进程结构体包含进程号、占用页面号列表、内存占用大小等信息。
- 初始化页面链表和进程队列
页面链表用于存储所有页面的信息,初始化时将所有页面加入链表中,并设置状态为未被占用;进程队列用于存储所有需要分配内存的进程,初始化时将所有进程加入队列中。
- 实现进程的内存分配
当有进程需要分配内存时,从进程队列中取出进程,并遍历页面链表,找到第一个未被占用的页面,并将其标记为被占用,将进程号加入页面结构体中,并将页面号加入进程结构体的占用页面号列表中。
- 实现页面置换
当内存不足时,需要进行页面置换。采用首次适应算法,即将最早被占用的页面替换出去。具体实现时,遍历页面链表,找到第一个被占用的页面,并将其对应的进程号从进程结构体的占用页面号列表中删除,将页面状态设置为未被占用。
- 实现进程调度
当有多个进程需要分配内存时,需要进行进程调度。采用队列先进先出的原则,从队列中取出下一个进程进行内存分配。
示例代码:
typedef struct Page {
int page_num; // 页面号
int process_num; // 占用进程号
int status; // 页面状态,0表示未被占用,1表示被占用
int size; // 页面大小
struct Page *next; // 下一个页面
} Page;
typedef struct Process {
int process_num; // 进程号
int *page_list; // 占用页面号列表
int size; // 内存占用大小
struct Process *next; // 下一个进程
} Process;
Page *page_list_head = NULL; // 页面链表头指针
Process *process_queue_head = NULL; // 进程队列头指针
// 初始化页面链表
void init_page_list(int page_num) {
Page *p = NULL;
for (int i = 0; i < page_num; i++) {
Page *page = (Page *)malloc(sizeof(Page));
page->page_num = i;
page->process_num = -1;
page->status = 0;
page->next = NULL;
if (page_list_head == NULL) {
page_list_head = page;
p = page;
} else {
p->next = page;
p = page;
}
}
}
// 初始化进程队列
void init_process_queue(int process_num, int *process_size_list) {
for (int i = 0; i < process_num; i++) {
Process *process = (Process *)malloc(sizeof(Process));
process->process_num = i;
process->size = process_size_list[i];
process->page_list = (int *)malloc(sizeof(int) * (process->size / PAGE_SIZE + 1));
for (int j = 0; j < process->size / PAGE_SIZE + 1; j++) {
process->page_list[j] = -1;
}
process->next = NULL;
if (process_queue_head == NULL) {
process_queue_head = process;
} else {
Process *p = process_queue_head;
while (p->next != NULL) {
p = p->next;
}
p->next = process;
}
}
}
// 进程的内存分配
void allocate_memory(Process *process) {
int page_count = process->size / PAGE_SIZE + 1;
for (int i = 0; i < page_count; i++) {
Page *page = page_list_head;
while (page != NULL) {
if (page->status == 0) {
page->status = 1;
page->process_num = process->process_num;
process->page_list[i] = page->page_num;
break;
}
page = page->next;
}
}
}
// 页面置换
void page_replacement() {
Page *page = page_list_head;
while (page != NULL) {
if (page->status == 1) {
page->status = 0;
Process *process = process_queue_head;
while (process != NULL) {
for (int i = 0; i < process->size / PAGE_SIZE + 1; i++) {
if (process->page_list[i] == page->page_num) {
process->page_list[i] = -1;
}
}
process = process->next;
}
break;
}
page = page->next;
}
}
// 进程调度
void process_scheduling() {
Process *process = process_queue_head;
while (process != NULL) {
allocate_memory(process);
process = process->next;
}
}
int main() {
int page_num = 10; // 页面数
int page_size = 1024; // 页面大小
int process_num = 3; // 进程数
int process_size_list[] = {2048, 3072, 5120}; // 进程内存占用大小列表,单位为字节
init_page_list(page_num);
init_process_queue(process_num, process_size_list);
process_scheduling();
return 0;
}
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