操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告磁盤空間管理

1、<p><b>　　課　程　設(shè)　計(jì)</b></p><p><b>　?。ú僮飨到y(tǒng)）</b></p><p>　　題　　目：　 磁盤空間管理 / Disk allocation</p><p>　　班　　級： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　姓　　名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師：　　　　　　　 </p><p>　　系主任： </p><p>　　2017年09月01日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 題目分析1</b></p><

3、;p>　　2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及函數(shù)2</p><p>　　1.1 主要變量參數(shù)2</p><p>　　1.2 文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.3 主要函數(shù)2</p><p><b>　　3 流程圖3</b></p><p><b>　　4 實(shí)現(xiàn)技術(shù)4</b>

4、;</p><p>　　4.1 命令行程序4</p><p>　　4.2 圖形界面程序8</p><p>　　5 設(shè)計(jì)結(jié)論和心得12</p><p><b>　　1 題目分析</b></p><p>　　磁盤空間管理在操作系統(tǒng)中地位至關(guān)重要，由于磁盤具有可直接訪問的特性 ，故當(dāng)利用磁盤來存放

5、文件時(shí)，具有很大的靈活性。在為文件分配外存空間時(shí)所要考慮的主要問題是：怎樣才能有效的利用外村空間和如何提高對文件的訪問速度。目前，常用的外存分配方法有連續(xù)分配、 鏈接分配和索引分配三種。通常，在一個(gè)系統(tǒng)中， 僅采用其中的一種方法來為文件分配外存空間。在本次課程設(shè)計(jì)中，主要是針對連續(xù)分配和鏈接分配兩種方式設(shè)計(jì)程序模擬磁盤空間的管理。</p><p>　　文件的物理結(jié)構(gòu)與外存分配方式有關(guān)。不同的分配方式會形成不同的文

6、件結(jié)構(gòu)，連續(xù)分配會形成順序式的文件結(jié)構(gòu)，而鏈接分配則會形成鏈接式文件結(jié)構(gòu)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)將主要采用C++語言和C#語言，同時(shí)運(yùn)用文件物理結(jié)構(gòu)和磁盤空間管理的相關(guān)知識，開發(fā)出兩個(gè)版本的磁盤空間管理模擬軟件。實(shí)現(xiàn)連續(xù)分配、鏈接分配兩種外存分配方式，能夠顯示文件的邏輯塊地址和物理塊地址映射關(guān)系，能夠?qū)崟r(shí)的顯示文件空間占用情況和磁盤空間的使用情況。同時(shí)為了處理好連續(xù)分配可能帶來的磁盤碎片話問題，為了盡

7、可能最大化的利用磁盤空間，將構(gòu)造磁盤緊湊函數(shù)用來模擬磁盤緊湊功能的實(shí)現(xiàn)。其中C++語言將開發(fā)出簡單的命令行程序，然后用C#語言轉(zhuǎn)成有圖形界面的完整模擬程序。</p><p><b>　　2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及函數(shù)</b></p><p><b>　　主要變量參數(shù)</b></p><p>　　int disksum;//磁盤空間

8、大小</p><p>　　int diskrem;//磁盤剩余空間大小</p><p>　　int firesum;//文件占據(jù)空間大小</p><p>　　int fireid;//存儲文件個(gè)數(shù)</p><p>　　int way;//存儲方式</p><p>　　int disk[10240];

9、//模擬磁盤存儲塊</p><p>　　string run="1";//操作選項(xiàng)</p><p><b>　　文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　struct Fire{</p><p>　　string name;//文件名</p><p>　　int _siz

10、e;//文件大小</p><p>　　int st,en;//連續(xù)文件首位地址</p><p>　　int loc[100];//存儲文件物理地址</p><p><b>　　};</b></p><p><b>　　主要函數(shù)</b></p><p>　　存儲文件

11、函數(shù)：void storefire()；</p><p>　　刪除文件函數(shù)：void storefire()；</p><p>　　磁盤緊湊函數(shù)：void compactdisk()；</p><p>　　顯示地址函數(shù)：void adressshow()；</p><p>　　顯示空間占用函數(shù)：void show()；</p>

12、<p>　　打印初始化函數(shù)：void prin()；</p><p><b>　　3 流程圖</b></p><p><b>　　圖1 總流程圖</b></p><p>　　圖2 存儲文件流程圖圖3 刪除文件流程圖</p><p><b>　　4 實(shí)現(xiàn)技術(shù)<

13、/b></p><p><b>　　命令行程序</b></p><p>　　為實(shí)現(xiàn)簡單命令行程序設(shè)計(jì)，采用C++語言，VS2017開發(fā)環(huán)境。</p><p>　　具體采用的技術(shù)如下：</p><p>　　（1）字典樹存儲查找算法。在進(jìn)行存儲文件、刪除文件、顯示映射地址時(shí)，需要查詢文件名是否存在，當(dāng)文件數(shù)量特別大時(shí)，

14、如果采用順序查找，效率十分低，采用字典樹查找算法就能快速高效的查詢文件是否存在；</p><p>　?。?）線段樹算法。進(jìn)行連續(xù)存儲時(shí)，需要判斷磁盤是否存在連續(xù)的空間能夠存儲下當(dāng)前文件，采用順序查找判斷同樣是效率低下，采用線段樹算法優(yōu)化可以很大程度上節(jié)省程序運(yùn)行時(shí)間；</p><p>　　（3）鏈表。進(jìn)行鏈接存儲文件時(shí)，采用鏈表存儲更方便，刪除文件時(shí)操作更加便捷。</p>&

15、lt;p><b>　　實(shí)現(xiàn)步驟如下：</b></p><p>　?。?）程序初始化，設(shè)置磁盤空間大小，選擇文件存儲方式；</p><p>　?。?）選擇執(zhí)行的操作，存儲、刪除、緊湊及各種信息顯示；</p><p>　　（3）執(zhí)行操作，輸入需要的相關(guān)信息，如存儲文件時(shí)需要輸入文件名和文件大?。?lt;/p><p>　?。?/p>

16、4）程序內(nèi)部運(yùn)行完成后返回（2），直至選擇退出系統(tǒng)。</p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果如下：</b></p><p>　?。?）以下給出多種功能演示的正常情況的運(yùn)行情況，截圖如下：</p><p><b>　　圖4 存儲操作</b></p><p><b>　　圖5刪除文件</b

17、></p><p>　　圖6 磁盤使用情況（刪除文件前）</p><p>　　圖7 磁盤使用情況（刪除文件后）</p><p><b>　　圖8 磁盤緊湊處理</b></p><p>　　圖9 地址映射顯示（緊湊處理前）</p><p>　　圖10 地址映射顯示（緊湊處理后）</p&g

18、t;<p>　　圖11 鏈接存儲后的地址映射</p><p>　?。?）除了以上正常情況輸入輸出外，考慮到本程序設(shè)計(jì)大量的輸入操作，為了避免人為操作的失誤，導(dǎo)致程序意外終止崩潰的情況發(fā)生，程序內(nèi)部還增加了大量的容錯(cuò)機(jī)制，即使輸入錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)類型也能使程序正常運(yùn)行，以下僅給出幾例輸入錯(cuò)誤截圖：</p><p>　　圖12 存儲方式選擇錯(cuò)誤示例</p><p&g

19、t;　　圖13 操作方式選擇錯(cuò)誤示例</p><p>　　圖14 存儲文件輸入重名文件</p><p>　　圖15 存儲文件超出剩余空間大小</p><p><b>　　圖形界面程序</b></p><p>　　為了完成本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，實(shí)現(xiàn)用圖形界面演示，本人又重新采用C#語言，在VS2017開發(fā)環(huán)境下，開發(fā)出第

20、二個(gè)版本的磁盤管理系統(tǒng)。具體采用的技術(shù)如下：</p><p>　　采用Lable控件用作顯示文字標(biāo)簽，顯示程序中需要的一些文字提示；</p><p>　　采用TextBox控件用作輸入輸出的接口，輸入一些信息或者顯示輸出的信息；</p><p>　　采用Button控件用作選擇執(zhí)行操作的按鈕；</p><p>　　采用RadioButton控

21、件用來選擇連續(xù)存儲或者鏈接存儲；</p><p>　　具體算法運(yùn)用與上述C++程序基本一致。</p><p>　　以下是程序運(yùn)行的部分截圖：</p><p>　　圖16 登錄界面（密碼：password）</p><p><b>　　圖17 初始化界面</b></p><p><b>　

22、　圖18 操作主界面</b></p><p><b>　　圖19 存儲界面</b></p><p><b>　　圖20 刪除界面</b></p><p>　　圖21 顯示地址映射</p><p>　　對于本程序，同樣也進(jìn)行了容錯(cuò)處理，對于輸入錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)也會給出相應(yīng)的提示，具體的示例如下截

23、圖所示：</p><p>　　圖22 輸入錯(cuò)誤的用戶名</p><p>　　圖23 輸入錯(cuò)誤密碼</p><p><b>　　圖24 文件名重名</b></p><p>　　圖25 刪除不存在文件</p><p><b>　　5 設(shè)計(jì)結(jié)論和心得</b></p>

24、<p>　　通過課程設(shè)計(jì)得到如下結(jié)論：</p><p>　　（1）深入理解了磁盤存儲文件兩種方式不同的內(nèi)部機(jī)制，也理解了為什么不同的外存方式會形成不同物理結(jié)構(gòu)的文件，同時(shí)也對連續(xù)存儲和鏈接存儲的優(yōu)缺點(diǎn)有所了解，如連續(xù)存儲容易使磁盤碎片化的問題更加嚴(yán)重，不能充分的利用磁盤的空間，而鏈接存儲能有效的解決磁盤碎片化的問題，但卻影響了磁盤的訪問速度，兩種方式各有長短，在實(shí)際生活中，應(yīng)該根據(jù)文件的不同類型采用相應(yīng)

25、的外存分配方式；</p><p>　?。?）在算法優(yōu)化方面，測試程序時(shí)由于數(shù)據(jù)量相對較小并不能體現(xiàn)出所用到的字典樹查找、線段樹等算法的優(yōu)勢，但在實(shí)際生活中需要處理的數(shù)據(jù)往往特別大，所以對算法的優(yōu)化還是十分有必要的，這次的課程設(shè)計(jì)也是綜合考察了以前的課程《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)預(yù)算法分析》，能夠?qū)W(xué)過的知識加以運(yùn)用才是學(xué)習(xí)的最終目的。</p><p>　　有如下幾點(diǎn)心得體會：</p><

26、;p>　?。?）本次課程設(shè)計(jì)中，除了運(yùn)用了之前學(xué)習(xí)過的C++語言，還邊看邊學(xué)邊用地挑戰(zhàn)了一下一門新語言C#語言，也提高了自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)也理解到了編程的精髓所在，只要認(rèn)真地學(xué)好了一門編程語言，打好基礎(chǔ)，以后在入門其他編程語言的時(shí)候效率就會非常高，所以說基礎(chǔ)知識非常重要，在學(xué)習(xí)的過程中千萬不能眼高手低，一定要腳踏實(shí)地的靜下心來學(xué)習(xí)，才能得到質(zhì)的提升；</p><p>　?。?）在開始本次課程設(shè)計(jì)之前，得知

27、需要實(shí)現(xiàn)圖形界面操作，內(nèi)心其實(shí)是有一些畏懼的，因?yàn)橐郧白龅恼n程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)并沒有要求實(shí)現(xiàn)圖形界面，一直都是用命令行窗口運(yùn)行演示的。由于沒有做過圖形界面，就下意識的以為會非常困難復(fù)雜，畏難情緒油然而生，但通過幾天的了解和學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)并沒有想象中的那么復(fù)雜，只要沉下心好好學(xué)，選對適合做圖形界面的語言，完成課程設(shè)計(jì)所需要的簡單界面也沒有想象中那么難，這也給我本人一個(gè)啟示，凡事不能還沒開始就被自己的畏難情緒打敗了，只有敢于開始才會發(fā)現(xiàn)也許事實(shí)上并沒