用位示图管理磁盘存储空间
一、实习内容
模拟磁盘空闲空间的表示方法，以及模拟实现磁盘空间的分配和回收。
二、实习目的
磁盘初始化时把磁盘存储空间分成许多块（扇区），这些空间可以被多个用户共享。用户作业在执行期间常常要在磁盘上建立文件或把已经建立在磁盘上的文件删去，这就涉及到磁盘存储空间的分配和回收。一个文件存放到磁盘上，可以组织成顺序文件（连续文件）、链接文件（串联文件）、索引文件等，因此，磁盘存储空间的分配有两种方式，一种是分配连续的存储空间，另一种是可以分配不连续的存储空间。怎样有效地管理磁盘存储空间是操作系统应解决的一个重要问题，通过本实习使学生掌握磁盘存储空间的分配和回收算法。
三、实验分析
连续的磁盘存储空间的分配和回收。
四、算法及说明
(1) 为了提高磁盘存储空间的利用率，可在磁盘上组织成链接文件、索引文件，这类文件可以把逻辑记录存放在不连续的存储空间。为了表示哪些磁盘空间已被占用，哪些磁盘空间是空闲的，可用位示图来指出。位示图由若干字节构成，每一位与磁盘上的一块对应，“1”状态表示相应块已占用，“0”状态表示该块为空闲。
(2) 申请一块磁盘空间时，由分配程序查位示图，找出一个为“0”的位，计算出这一位对应块的磁盘物理地址，且把该位置成占用状态“1”。假设现在有一个盘组共8个柱面，每个柱面有2个磁道（盘面），每个磁道分成4个物理记录。那么，当在位示图中找到某一字节的某一位为“0”时，这个空闲块对应的磁盘物理地址为：
柱面号=字节号
磁道号= 位数 / 4
物理记录号= 位数 % 4
(3) 归还一块磁盘空间时，由回收程序根据归还的磁盘物理地址计算出归还块在位示图中的对应位，把该位置成“0”。按照（2）中假设的盘组，归还块在位示图中的位置计算如下：
字节号=柱面号
位数=磁道号4+物理记录号
五、用到的数据结构及模块说明
int area[8][8]; 表示位示图，每一位与磁盘上的一块对应，“1”状态表示相应块已占用，“0”状态表示该块为空闲。
int apply()
{
int i,j,need,num=0;
printf("\n请输入需要分配的硬盘大小（以块为单位，不超过64块）：");
scanf("%d",&need);
for(i=0;i<8;i++)
{
for(j=0;j<8;j++)
if((area[i][j])==0)
num++;
}
if(need
{
printf("\n分配硬盘成功！");
printf("\n分配的物理地址为:\n");
for(i=0;i<8;i++)
{
for(j=0;j<8;j++)
{
if(need<=0)
break;
if(area[i][j]==0)
{
area[i][j]=1;
printf("第%d柱面 第%d磁道 第%d块物理纪录\n",i,j/4,j%4);
need--;
}
}
}
return 0;
}
else
printf("\n分配失败，硬盘空间不够!");
}
apply()模块的功能为分配外存。首先查找位示图，看是否磁盘空间够。如果够，则将空闲的块分配，分配的磁盘物理地址如下转化：柱面号=字节号，磁道号= 位数 / 4，物理记录号= 位数 % 4。
void reclaim()
{
int i,j,cylinder,track,record;
printf("\n请输入需要回收的物理地址\n");
printf("柱面号(0~7):");
scanf("%d",&cylinder);
printf("磁道号(0~1):");
scanf("%d",&track);
printf("物理记录号(0~3):");
scanf("%d",&record);
i=cylinder;
j=track*4+record;
area[i][j]=0;
printf("\n回收成功！\n");
printf("回收的是第%d字节，第%d位",i,j);
}
reclaim()模块的功能是回收外存。归还块在位示图中的位置如下转化：字节号=柱面号，位数=磁道号4+物理记录号。
void view()
{
printf("\n 磁盘存储位示图\n");
int i,j;
for(i=0;i<8;i++)
{
for(j=0;j<8;j++)
{
printf("\t%d",area[i][j]);
}
printf("\n");
}
printf("\n\n");
}
view()模块的功能是查看磁盘存储位示图。
主函数为：
main()
{
int i,j,choice;
for(i=0;i<8;i++)
{
for(j=0;j<8;j++)
{
area[i][j]=0;
}
}
while(1)
{
printf("\n\n ^^^^请选择功能项^^^^\n");
printf(" 1--分配外存\n");
printf(" 2--回收外存\n");
printf(" 3--查看位示图\n");
printf(" 4--退出\n");
printf("选择项(1-4):");
choice=getch();
printf("%c\n",choice);
switch(choice)
{
case '4':
exit(0);
case '1':
apply();
break;
case '2':
reclaim();
break;
case '3':
view();
break;
default:
printf("选择错误！请重新选择！\n\n");
}
}
}
在主函数中完成了主存空间的初始化，并提供友好的操作输入界面，而且本程序经过不断的修改，提高了输入的健全性，当输入超出范围时能够提示错误并要求重新输入。
六、运行结果及说明
申请分配大小为6的空间
位示图
回收柱面0，磁道0，物理记录2的块
位示图
又再申请了一个大小为2的空间，占用了刚才回收的柱面0，磁道0，物理记录2的块，及下一个空闲的块
七、实验感想
给老师检查后修正了老师提出的输入超出范围的情况，用switch()语句，解决了输入选择项是1-4外程序崩溃的问题。
总的来说，通过管理磁盘存储空间这个实验，使我学会了如何申请一段空闲空间。如何给作业分配外存，并回收外存。这个实验使我认识到了外存分配和回收的整个过程，感受非常深刻。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/ea89e5f57c1cfad6195fa760.html
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