用位示图管理磁盘空间的分配与回收.docx
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用位示图管理磁盘空间的分配与回收
课程设计报告
（2016--2017年度第二学期）
课程名称:
操作系统实验
课设题目:
用位示图管理磁盘空间的分配与回收
院系:
控制与计算机工程学院
班级:
信安1401
******
********
设计周数:
一周
成绩:
2015年7月9日
一、需求分析
要求打印或显示程序运行前和运行后的位示图，以及分配和回收磁盘的物理地址过程。
（1）假定现有一个磁盘组，共40个柱面。
每个柱面4个磁道，每个磁道又划分成4个物理记录。
磁盘的空间使用情况用位示图表示。
位示图用若干个字构成，每一位对应一个磁盘块。
1表示占用，0表示空闲。
为了简单，假定字长为16位，其位示图如图9—1所示。
系统设一个变量S，记录磁盘的空闲块个数。
位
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
字0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
2
....
39
图9—1位示图
（2）申请一个磁盘块时，由磁盘块分配程序查位示图，找出一个为0的位，并计算磁盘的物理地址（即求出柱面号、磁道号（也即磁头号）和扇区号）。
由位示图计算磁盘的相对块号的公式如下：
相对块号一字号×16+位号
之后再将相对块号转换成磁盘的物理地址：
由于一个柱面包含的扇区数＝每柱面的磁道数×每磁道的扇区数＝4×4＝16，故柱面号＝相对块号／16的商，即柱面号＝字号
磁道号＝（相对块号／16的余数）／4的商，即（位号／4）的商
物理块号＝（相对块号／16的余数）／4的余数，即（位号／4）的余数
（3）当释放一个相对物理块时，运行回收程序，计算该块在位示图中的位置，再把相应位置0。
计算公式如下：
先由磁盘地址计算相对块号：
相对块号＝柱面号×16+磁道号×4+物理块号
再计算字号和位号：
字号＝相对块号／16的商，也即字号＝柱面号
位号＝磁道号×物理块数／每磁道+物理块号
（4）按照用户要求，申请分配一系列磁盘块，运行分配程序，完成分配。
然后将分配的相对块号返回用户，并将相对块号转换成磁盘绝对地址，再显示系统各表和用户已分配的情况。
（5）设计一个回收算法，将上述已分配给用户的各盘块释放。
并显示系统各表。
回收算法框图如图5所示。
二、整体功能及设计
程序整体主要有四个功能模块，分别是：
初始化、分配、单独回收以及全部回收。
当点击相应按钮时实现其功能。
程序设计了三个方法，分别是初始化init、分配算法dist、单独回收rec、全部回收allrec。
磁盘空间分配框图如图1所示,磁盘空间回收框图如图2所示.
图1磁盘空间分配框图图2磁盘空间回收框图
三、编程实现
importjava.awt.*;
importjava.awt.event.*;
importjavax.swing.*;
publicclassbitmapextendsJFrameimplementsActionListener{
JTabletable;
JScrollPanesp1,sp2;
JTextAreata;
JLabell1,l2,l3,l4,l5;
JTextFieldtf1,tf2,tf3;
JButtonb1,b2,b3,b4;
JPanelp1,p2,p3,p4,p5,p6,p7;
Stringdata[][];
Stringcolum[];
intsp[];//存放（相对）可用块
intused[];//存放（相对）已用块数
intA,H;//S为可用块数，T为已用块数
bitmap（）{
super（"“位示图管理磁盘空间的分配与回收”系统模拟"）;
data=newString[40][16];
colum=newString[16];
sp=newint[640];
used=newint[640];
A=0;
H=0;
for（inti=0;i<16;i++）
{
colum[i]=""+i;
}
table=newJTable（data,colum）;
sp1=newJScrollPane（table）;
tf1=newJTextField（6）;
tf2=newJTextField（6）;
tf3=newJTextField（6）;
ta=newJTextArea（10,20）;
sp2=newJScrollPane（ta）;
p1=newJPanel（newBorderLayout（））;
p2=newJPanel（newFlowLayout（））;
p3=newJPanel（newBorderLayout（））;
p4=newJPanel（newFlowLayout（））;
p5=newJPanel（newFlowLayout（））;
p6=newJPanel（newBorderLayout（））;
p7=newJPanel（newFlowLayout（））;
l1=newJLabel（"位示图如下：
"）;
b1=newJButton（"位示图初始化"）;
b1.addActionListener（this）;
b2=newJButton（"回收全部磁盘块"）;
b2.addActionListener（this）;
p2.add（b1）;p2.add（b2）;
p1.add（l1,"North"）;
p1.add（sp1,"Center"）;
p1.add（p2,"South"）;
l2=newJLabel（"运行状况:
"）;
l5=newJLabel（"空闲块数量：
"）;
p7.add（l5）;p7.add（tf3）;
p3.add（l2,"North"）;
p3.add（p7,"South"）;
p3.add（sp2,"Center"）;
l3=newJLabel（"请输入需要分配的块数：
"）;
l4=newJLabel（"请输入要回收的盘块号：
"）;
b3=newJButton（"确认分配"）;
b3.addActionListener（this）;
b4=newJButton（"确认回收"）;
b4.addActionListener（this）;
p4.add（l3）;p4.add（tf1）;p4.add（b3）;
p5.add（l4）;p5.add（tf2）;p5.add（b4）;
p6.add（p4,"North"）;p6.add（p5,"Center"）;
this.setLayout（newBorderLayout（））;
this.add（p1,"West"）;
this.add（p3,"Center"）;
this.add（p6,"South"）;
this.pack（）;
this.setVisible（true）;
}
publicvoidinit（）//功能：
初始化
{
intk;
for（inti=0;i<40;i++）
for（intj=0;j<16;j++）
{
k=（int）（Math.random（）*2）;//0与1两数中进行随机
data[i][j]=""+k;
table.setValueAt（""+k,i,j）;
}
}
publicvoidgetavail（）//功能：
得出可用块号与不可用块号的集合
{
inta;
intb=0,c=0;
A=0;
H=0;
for（inti=0;i<40;i++）
for（intj=0;j<16;j++）
{
if（data[i][j].equals（"0"））
{
a=i*16+j;//得到相对块号
sp[b]=a;//写入可用块号集合
A++;
b++;
}
else
{
a=i*16+j;//得到相对块号
used[c]=a;
H++;
c++;//写入不可用块号集合
}
}
}
publicvoidallrec（）//全部回收
{
ta.setText（""）;
Stringstr="回收结果：
\n";
for（inti=0;i{
inta=used[i]/16;
intb=used[i]%16/4;
intc=used[i]%16%4;
data[a][4*b+c]="0";
table.setValueAt（"0",a,4*b+c）;//位示图相应位置置零
str+="柱面"+a+"磁道"+b+"扇区"+c+"盘块号：
"+used[i]+"\n";
used[i]=0;//位示图相应位置置零
}
for（inti=0;i<40;i++）
for（intj=0;j<16;j++）
{
table.setValueAt（"0",i,j）;
}
H=0;
getavail（）;
ta.append（str）;
}
publicstaticvoidmain（String[]args）{
newbitmap（）;
}
publicvoidactionPerformed（ActionEvente）{
if（e.getSource（）==b1）{
init（）;
getavail（）;
Stringstr6=""+A;
ta.append（"初始化完成!
\n"）;
tf3.setText（str6）;
}
if（e.getSource（）==b2）{
if（A==640）
{
ta.setText（""）;
Stringstr7="没有资源可回收";
ta.append（str7）;
}
else
allrec（）;
Stringstr8=""+A;
tf3.setText（str8）;
}
if（e.getSource（）==b3）{
intn;
System.out.println（tf1.getText（））;
n=Integer.parseInt（tf1.getText（））;
tf1.setText（""）;
if（A{
ta.setText（""）;
Stringstr1="空闲块不足\n";
//ta.append（str1）;
JOptionPane.showMessageDialog（null,"空闲块不足","提示",JOptionPane.PLAIN_MESSAGE）;
return;
}
else
{
intj,k;
ta.setText（""）;
Stringstr="分配结果\n";
intx=H;
for（inti=0;i{
j=sp[i]/16;
k=sp[i]-j*16;
used[x+i]=sp[i];//可用块相对地址转为已用块相对地址
data[j][k]="1";
table.setValueAt（"1",j,k）;//将位示图对应位置写1
str+="柱面"+sp[i]/16+"磁道"+（sp[i]%16）/4+"扇区"+（sp[i]%16）%4+"盘块号：
"+sp[i]+"\n";
A--;
H++;
}
for（intt=0;t{
sp[t]=sp[t+n];//删除可用块中的已用块
}
ta.append（str）;
}
Stringstr2=""+A;
tf3.setText（str2）;
tf1.setText（""）;
}
if（e.getSource（）==b4）{
intnum;
num=Integer.parseInt（tf2.getText（））;
ta.setText（""）;
Stringstr="";
intj,k=0;
inta=num/16;//柱面
intb=num%16/4;//磁道
intc=num%16%4;//扇区
if（data[a][4*b+c].equals（"0"））
{
JOptionPane.showMessageDialog（null,"不可回收空闲块","提示",JOptionPane.PLAIN_MESSAGE）;
//tf2.setText（""）;
return;
}
else
{
data[a][4*b+c]="0";
table.setValueAt（"0",a,4*b+c）;
str+="柱面"+a+"磁道"+b+"扇区"+c+"盘快号：
"+num+"\n";
A++;
H--;
for（inti=0;i{
if（used[i]==num）
{
k=i;
break;
}
}
for（j=k;jused[j]=used[j+1];//将回收的块号从“已用”中删除
ta.append（"回收结果:
\n"）;
ta.append（str）;
}
getavail（）;
Stringstr5=""+A;
tf3.setText（str5）;
tf2.setText（""）;
}
}
}
四、使用说明
程序运行后的运行界面如图3所示:
图3程序运行界面
单击“初始化”按扭初使化程序。
初使化后位示图分配情况图如图4所示。
图4初使化后位示图分配情况图
输入所需分配的块数并单击“确认分配”按钮，系统从第一个盘块到最后一个盘块，寻找第一个不为1的盘块，并为用户连续分配相应个数盘块，并显示分配情况和位示图情况，如图5所示（以分配量20为例）。
图5点击分配按钮后信息
输入回收的盘块号，单击“确认回收”按钮，系统回收已分配给用户的盘块，如图6所示
图6回收的提示信息
当空闲块不足时，会弹出提示信息，如图7所示。
图7提示信息
单击“全部回收”按钮，所有盘块在位示图上位置置“0”，表示已经回收，如图8所示
单击“确认回收”，若该块已经处于回收状态，则弹出对话框进行提醒，如图9所示
五、结果分析
基本满足要求，位示图初始化、单个分配、单个回收、全部回收等功能均可实现。
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