分页管理下的主存分配与回收：位示图实现

操作系统程序主存分配和回收是计算机系统管理的重要组成部分，尤其是在采用分页管理方式时。本文将着重讨论在该背景下如何通过位示图（bit map）来实现主存的动态分配和回收。位示图是一种数据结构，用于表示内存的状态，其中0代表空闲，1代表已分配。以下是一些关键知识点： 1. **位示图的原理**：位示图利用二进制位来表示主存的每个页框（通常为64字节大小），通过设置或清除位来跟踪哪些页框是空闲的（值为0）或者已被进程占用（值为1）。这种方法允许快速查找空闲空间，并且操作简单，适合大规模内存管理。 2. **内存分配流程**： - 用户请求内存时，操作系统会首先检查位示图以确定是否有足够大小的连续空闲页框。如果存在，程序的起始地址会被计算出来，即通过索引和偏移量计算实际物理地址，通常是通过对8的倍数进行位移得到。 - 如果位示图中没有足够的连续空闲空间，表示无法一次分配所需的内存，这可能导致内存碎片，此时可能需要进行内存交换或合并操作来腾出足够的空间。 3. **位示图的数据结构**：定义了一个名为`bitGraph`的结构体，包含一个8x8的数组`a`来存储位示图状态，以及一个整型变量`freebit`表示剩余的空闲位。另外，有一个`struct proc`结构体用于描述进程，包括进程名、内存指针数组`PT`（指向分配的内存块）、进程大小以及链表链接指针。 4. **内存分配函数`getMalloc()`**： - 函数首先动态分配一个新的进程结构，然后获取用户输入的进程名和大小。 - 检查进程大小是否小于等于当前可用的空闲位数，若满足条件则分配内存。内存分配过程涉及到遍历位示图，找到连续的空闲位，将其标记为已分配并更新`freebit`计数器。 - 最后，打印出更新后的位示图状态，显示内存分配情况。 5. **内存回收函数`setFree()`**：未在提供的部分内容中给出，但通常涉及将已分配的内存标记回空闲状态，即将对应位设为0，并将`freebit`加1。当进程结束时，其内存区域应该被释放到位示图中，以便其他进程使用。 通过位示图，操作系统可以高效地管理和控制程序的主存，确保资源的有效利用。然而，这种管理方式也有其局限性，例如可能导致内存碎片问题，需要结合其他技术如虚拟内存或更复杂的内存分配算法来优化内存使用。