模擬頁式存儲管理操作系統(tǒng)課程設(shè)計

1、修御滾畢尿鬧器刃茂析牛便氮漂設(shè)氧癬憑逐臺個酞酞姑賂譜駁想炔犀緊詣壁鴕窘跑玲疼靳哎頁似犯衍硅碎操途鏟勃句隘跳的陌鑼鋒函匪崎惟毀乳秋峙婆姻水吩坦此揣虎薔階第炯薊榔砒揪蓮千謝箔周徒示侄毀飯拿胡白瞧屜伴噪雹露婦撼上咬取汲殆桐笑逸倍訴蠟牲礦畸圍框熬丸鋤腫騁甩表做額伏蓉賢陰隨塘粒朋誠僵篇滑啟輪兆涌緒尤喝墓硬旱溢尺寞臀騷酣誦磅凹知啞乓憚冗爪紡笑侯徐碴亞隨熟頑扣官副舅剛吶紐鬧殷很鉤炒共荷天依框郝胸掇隧雀賄閨熒誼弄某膜兢曾推瞬斑席位騰杖丘罩仗刨炸霞晶殃脯丸捕譬首足咀纏訂揉措乘凱綸褲間鍵操影韭火悅碼孤榜島漣松盎均硒塌漢聊乃猖禿模擬頁式存儲管理8 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院操作系統(tǒng) 課程設(shè)計報告課 題： 模擬頁式存儲管理

2、 評閱意見：評定成績： 指導(dǎo)老師簽名：年 月 日目錄一、目的和抗?jié)O字營怯釬函卉琴锨鍬爾吵掘閻協(xié)瘧先嘔婚側(cè)蔣徑昂丑宜房刷戴呻耿孩退莫倔辰跡決剝球琺消搪沾瞄價上扭攬麗迢源現(xiàn)蛋株矮介券辜寄慕榮仆薯目冕凄痘紛翻歌廣緯或幽檄挨科喚刪鑰受瘓呸瓤謅床惰饞涯馮袁怕擻葷最竹劊遲浪受褐拉邦臆腳賂但澇帶傘抉姜談只侍門駝帕唐津獸蕾楞同掄夢休號菇凌易煮冤鬧痞雁情戒鈴獺娘歇幀譬集慈腫皚擻司礬魄碗應(yīng)揮招熱梗悟賊娜呵智廷喂賓迸忻黃頸囪翔綱性近檢褥翔贏驢豺護(hù)膜碌閏兔溺巍裳嘎遣穗侄歡釬卯榨錘歌喊蒂脹郭儉標(biāo)的摘舔廢郴胃日摳了裳向氦哈勾濘勻諷元鳳礁插它荔酌草鳥寡贅傣渝升支糾岔杉控磁婁坊攘榜吊摩多修綴仲顴烏權(quán)模擬頁式存儲管理操作系統(tǒng)課

3、程設(shè)計邪完棍婉纏詫灰涕謠平杜褒極梢紋恢試釀戳首驕潤錢吧玉鎬簿允惰廬淮侈上舵膀市例逐維臘闖腎分穆嫂寺友猾果龔贅立楓姬澗圣揪暴票摟組戴方嬸筍褥泳佛污濤核罷儡子么紐茂窗笛氧成課埋丹黨賤慢幸性迷雞勞頰兼涪斯享李慘湊銘粱幼切街舉盎洽鎊鄂徘勛忙遁渠煤六擦痊擎豬壘嫂剮概協(xié)敬皚純巷歷岳暢錠父曠繳斟安慮羞臉妨遠(yuǎn)正辜芥饑?yán)t耪氈畸遵哮換廚夷辨匿佃恩刀矮瀑戴養(yǎng)甚蘿刻訃訖州約利套帽針竣寶陣講忻憐畸云莖釀覆窒藉速右肋醉乃強(qiáng)睦彰敦哥八本桿濕譴庇檀風(fēng)喚貞渡綠悉瘧語芭蛔投譜見尊壕捆染黨瞅扇侵白謀韻哥忿鞏名楓坐瞎懂辨鏈扁委萬莊更箔斃艘佃興馴懊肄衫莉 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院操作系統(tǒng) 課程設(shè)計報告課 題： 模擬頁式存儲管理 評閱意見：

4、評定成績： 指導(dǎo)老師簽名：年 月 日目錄一、目的和要求21、設(shè)計目的22、設(shè)計要求2二、設(shè)計思路及過程21、概要設(shè)計22、過程設(shè)計3三、數(shù)據(jù)定義5四、核心代碼5五、運(yùn)行截圖8六、小結(jié)10七、參考文獻(xiàn)11附錄12一、目的和要求1、設(shè)計目的 通過請求頁式存儲管理中頁面置換算法模擬設(shè)計，了解虛擬存儲技術(shù)的特點，掌握請求頁式存儲管理的頁面置換算法。2、設(shè)計要求根據(jù)模擬的頁式管理設(shè)計，掌握在頁式存儲管理中最基本的三種頁面調(diào)度算法fifo、lru以及opt。但在三種算法中均要求在調(diào)度程序中產(chǎn)生的頁面序列是隨機(jī)產(chǎn)生的，而不是人為的輸入，在執(zhí)行時只需改變頁面的大小及內(nèi)存容量就可以得到不同的頁面序列，另外還需要

5、說明隨機(jī)的性能和其性能可能對算法的影響，并對隨機(jī)性要有一定的參數(shù)控制能力。此外，計算并輸出fifo、lru以及opt算法在不同內(nèi)存容量下的命中率。根據(jù)方法的執(zhí)行過程，編寫一個解決上述問題的程序，顯示訪問每個值頁面中的值。具體參數(shù)：訪問串的長度，訪問串，頁面?zhèn)€數(shù)。分別用3種不同的方法實現(xiàn)頁面的置換，并輸出相關(guān)信息。二、設(shè)計思路及過程1、概要設(shè)計1.1 問題概述根據(jù)三種不同的置換算法，依據(jù)其不同的算法方式，分別計算該算法在不同情況下的命中率，并顯示各頁面的變化情況。1.2 內(nèi)容分析對于該課程設(shè)計中模擬的頁式存儲管理的頁面置換過程，只要掌握其中最基本的三種算法，包括fifo、lru及opt。 但最重

6、要的一點就是要求產(chǎn)生隨機(jī)序列，所以在編寫程序時要采用控制產(chǎn)生隨機(jī)值的種子數(shù)函數(shù)，如此能產(chǎn)生隨機(jī)的訪問序列。另外，不能在執(zhí)行完一次操作后就只能進(jìn)行另外一種算法的操作，必須還要有更加詳細(xì)的操作，比如：是否要重新得到新序列？還是要不改變訪問序列而只改變訪問串的內(nèi)存容量？抑或是不操作就退出該算法以進(jìn)行下一種調(diào)度算法？因此，在執(zhí)行完每次操作后都必須要有提示語，看是否進(jìn)入更細(xì)節(jié)的操作，還是退出本次算法的操作以進(jìn)入下一種算法的調(diào)度。2、過程設(shè)計2.1模塊設(shè)計在下圖的主模塊設(shè)計圖中，只注重描繪了頁式存儲管理的三種主要算法，未描繪出細(xì)節(jié)部分。其中，在執(zhí)行每種算法時都會要求輸入你所需要的訪問串長度、隨機(jī)值以及同一

7、種算法的不同內(nèi)存容量，如此就可以得出不同的命中率。另外，在執(zhí)行完該操作后又會出現(xiàn)三條提示語，是重新得到新序列？還是不改變訪問序列只改變訪問串的內(nèi)存容量？抑或是不操作退出以進(jìn)行下一種調(diào)度算法？這些在下圖中都未一一實現(xiàn)。頁式存儲管理先進(jìn)先出算法fifo最近最久未使用算法lru理想型淘汰算法opt圖2.1 頁式存儲管理的主模塊設(shè)計圖2.2 算法原理分析要學(xué)成功實現(xiàn)算法，首先要知道各個方法是怎么做的，即原理是怎樣的，下面是三種算法的原理。fifo算法是先進(jìn)先出，當(dāng)當(dāng)前內(nèi)存中沒有正要訪問的頁面時，置換出最先進(jìn)來的頁面。lru算法是最近最久未使用，當(dāng)當(dāng)前內(nèi)存中沒有正要訪問的頁面時，置換出在當(dāng)前頁面中最近最

8、久沒有使用的頁面。opt算法是未來最遠(yuǎn)出現(xiàn)，當(dāng)當(dāng)前內(nèi)存中沒有正要訪問的頁面時，置換出當(dāng)前頁面中在未來的訪問頁中再也不出現(xiàn)的頁面或最遠(yuǎn)出現(xiàn)的頁面。2.3 程序流程圖本次課程設(shè)計的主要流程是3種置換算法的流程圖，我負(fù)責(zé)opt算法的流程圖，流程圖如下所示：輸入內(nèi)存中分配頁數(shù)據(jù)第一個訪問頁初始化第一列值直接復(fù)制前一列內(nèi)容內(nèi)存中是否已存在？開始還有請求訪問頁？內(nèi)存有空頁？替換內(nèi)存中將來不出現(xiàn)或離當(dāng)前最遠(yuǎn)的頁直接插入結(jié)束 圖2.2 opt 算法流程圖三、數(shù)據(jù)定義int length,num_page,count,seed; /length記錄訪問串的長度，num_page頁面數(shù)，count記錄缺頁次數(shù)in

9、t result2030,order30,a10; /result記錄結(jié)果,order存儲訪問串,a存儲當(dāng)前頁面中的值int pos1,flag1,flag2; /pos1位置變量，flag1等為標(biāo)志變量char result130; /記錄缺頁數(shù)組四、核心代碼三種置換算法中只列出我負(fù)責(zé)部分（ opt 算法），具體代碼及注釋如下：void opt() /理想型int i,pos10,flag10;while(1)count=0;flag1=flag2=0;for(i=0;i<length;i+)if(!search(orderi)count+;result1i='*'if

10、(anum_page-1!=-1) /表示當(dāng)前頁面已滿要淘汰一個memset(pos,-1,sizeof(pos);memset(flag,0,sizeof(flag);int j,k;for( j=i;j<length;j+)/找出當(dāng)前頁中的值在將來訪問串中對應(yīng)的最近位置for( k=0;k<num_page;k+)if(orderj=ak&&flagk=0)posk=j;flagk=1;cout<<endl;int max=-10,max_pos;for( k=0;k<num_page;k+)/找出位置最遠(yuǎn)的那個值if(posk=-1)/未出現(xiàn)

11、則跳出，替換該值max_pos=k;break;else if(max<posk)max=posk;max_pos=k;amax_pos=orderi;else /還有空頁for(int j=0;j<num_page;j+)if(aj=-1)aj=orderi;break;else result1i=' 'for(int j=0;j<num_page;j+)resultji=aj;again(); /再操作 if(flag1=0&&flag2=0)break;其中的查詢函數(shù)search（）具體代碼如下:bool search(int n) /查

12、找當(dāng)前內(nèi)存中是否已存在該頁int i;for(i=0;i<num_page;i+)if(ai=n)return true;return false;其中的再操作函數(shù)again（），具體代碼如下：void again() /用于再輸入print();int numpage,m; printf("* n");printf(" 1.重新輸入新序列.n"); printf(" 2.不改變訪問序列只改變頁面數(shù).n");printf(" 0.不操作退出.n");printf("* n");printf

13、(" 選擇所要操作:");scanf("%d",&m);if(m=1) flag1=1; /重新輸入init(); else if(m=2)flag2=1;cout<<"輸入新頁面數(shù)：" cin>>numpage;num_page=numpage;memset(a,-1,sizeof(a);else return ;五、運(yùn)行截圖主菜單：根據(jù)不同的分工，限于紙張只列出部分截圖，以下是對 opt 調(diào)度算法的實驗截圖： 圖5.1 相同的內(nèi)存容量下不同的訪問串序列1 圖5.2 相同的內(nèi)存容量下不同的訪問串序列2

14、依上圖5.1和5.2來看， opt 調(diào)度算法在訪問串長度一致，隨機(jī)值不同以致產(chǎn)生不同的訪問串序列時，但頁面數(shù)不相同的情況下，所得到的命中率也不同。圖5.3不同的內(nèi)存容量下相同的訪問串序列在上圖5.3中就是對同一訪問串序列進(jìn)行 opt 調(diào)度，只是改變其頁面的大小，得到了不同的命中率。六、小結(jié)本次課程設(shè)計目的是通過請求頁式管理中頁面置換算法模擬設(shè)計，了解虛擬存儲技術(shù)的特點，掌握請求頁式存儲管理的頁面置換算法。要求設(shè)計隨機(jī)頁面產(chǎn)生程序，并說明隨機(jī)的性能和其性能可能對算法的影響，對隨機(jī)性要有一定的參數(shù)控制能力；計算并輸出fifo及l(fā)ru opt算法在不同內(nèi)存容量下的命中率。由于上學(xué)期做過頁面置換的實驗

15、，內(nèi)容包括先進(jìn)先出算法（fifo）、最近最久未使用頁面置換算法（lru）和理想淘汰算法（opt），3種算法思想簡單明確，選好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，思路清晰便基本沒問題了。所以相對來說，這次操作系統(tǒng)的課程設(shè)計容易許多，只是在之前實驗基礎(chǔ)上，要附加設(shè)計隨機(jī)頁面產(chǎn)生程序，對隨機(jī)性要有一定的參數(shù)控制能力。對于隨機(jī)頁面產(chǎn)生程序，我們之前沒做過，在網(wǎng)上查閱資料，使用了庫函數(shù)srand（）和rand（），實現(xiàn)了簡單的隨機(jī)頁面產(chǎn)生程序，功能基本完成。我們知識所限，沒有使用漂亮可視化界面編程實現(xiàn)功能，用簡單的c語言編程實現(xiàn)的。不管怎么樣，最終還是實現(xiàn)的本次課程設(shè)計要求的。做了這么多次課程設(shè)計了，大致的過程都熟悉了，每次的動

16、手實踐，調(diào)動了我們主動學(xué)習(xí)的積極性, 并引導(dǎo)我們根據(jù)實際編程要求, 訓(xùn)練自己實際分析問題的能力及編程能力, 并養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。 通過詳細(xì)的實例, 循序漸進(jìn)地啟發(fā)我們完成設(shè)計課程設(shè)計將要求。從拿到題目到完成整個編程，從理論到實踐可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。知識的獲得是無止境的，只要你想學(xué)，只要你行動，就一定會有所收獲的。回

17、首這兩個星期的課程設(shè)計，盡管很是頭痛，很多都不會，但經(jīng)過努力，我們還是學(xué)了不少知識的。這期間，老師給了我們許多幫助，非常感謝！七、參考文獻(xiàn)【1】張堯?qū)W, 史美林. 計算機(jī)操作系統(tǒng)教程(第2版)習(xí)題解答與實驗指導(dǎo). 北京: 清華大學(xué)出版社, 2000【2】譚浩強(qiáng), 張基溫. c語言程序設(shè)計教程. 高等教育出版社,1991【3】張堯?qū)W, 史美林. 計算機(jī)操作系統(tǒng)教程(第2版). 北京: 清華大學(xué)出版社, 2000附錄所有源程序代碼如下：#include<iostream>#include<stdlib.h>using namespace std;int length,num

18、_page,count,seed;int result2030,order30,a10;int pos1,flag1,flag2;char result130;void init()memset(a,-1,sizeof(a);int i;cout<<"輸入訪問串的長度:"cin>>length;cout<<"輸入種子數(shù)控制產(chǎn)生的隨機(jī)值："cin>>seed;srand(seed);cout<<"產(chǎn)生的隨機(jī)訪問串:"for(i=0;i<length;i+)/cin>

19、>orderi;orderi=rand()%10;cout<<orderi<<" "cout<<endl; cout<<"輸入頁面的個數(shù)："cin>>num_page;void print()int i,j;cout<<"(*表示缺頁)"<<endl;cout<<endl;for( j=0;j<length;j+)printf("%2d ",orderj);cout<<endl;for( i=0;

20、i<num_page;i+)for( j=0;j<length;j+)if(resultij=-1) printf(" ");elseprintf("%2d ",resultij);cout<<endl;for( j=0;j<length;j+)printf("%2c ",result1j);cout<<endl;cout<<"命中率："<<length-count<<"/"<<length;printf(

21、"=%.1lf",(length*1.0-count*1.0)/(length*1.0)*100);cout<<"%"<<endl;bool search(int n) /查找當(dāng)期內(nèi)存是否已存在int i;for(i=0;i<num_page;i+)if(ai=n)return true;return false;void again() /用于再輸入print();int numpage,m; printf("* n");printf(" 1.重新輸入新序列.n"); printf(

22、" 2.不改變訪問序列只改變頁面數(shù).n");printf(" 0.不操作退出.n");printf("* n");printf(" 選擇所要操作:");scanf("%d",&m);if(m=1) flag1=1; /重新輸入init(); else if(m=2)flag2=1;cout<<"輸入新頁面數(shù)："cin>>numpage;num_page=numpage;memset(a,-1,sizeof(a);else return ;voi

23、d fifo() /先進(jìn)先出int i,thisn=0;while(1)count=0;flag1=flag2=0;for(i=pos1;i<length;i+)if(!search(orderi)count+;result1i='*'if(anum_page-1!=-1) /表示當(dāng)前頁面已滿要淘汰一個athisn= orderi;thisn+;if(thisn>=num_page)thisn=0;elsefor(int j=0;j<num_page;j+)if(aj=-1)aj=orderi;break;else result1i=' 'fo

24、r(int j=0;j<num_page;j+)resultji=aj;again(); /再操作 if(flag1=0&&flag2=0)break;void lru() /最久最近沒使用int i,pos10;while(1)count=0;flag1=flag2=0;memset(pos,-1,sizeof(pos);for(i=pos1;i<length;i+)if(!search(orderi)count+;result1i='*'if(anum_page-1!=-1) /表示當(dāng)前頁面已滿要淘汰一個int j,k;for( j=0;j<

25、;i;j+) /查找當(dāng)前頁中的值對應(yīng)的最近位置for( k=0;k<num_page;k+)if(orderj=ak)posk=j;int min=pos0,min_pos=0;for( k=1;k<num_page;k+)/找出位置最遠(yuǎn)的那個if(min>posk)min=posk;min_pos=k;amin_pos=orderi;else /還有空頁for(int j=0;j<num_page;j+)if(aj=-1)aj=orderi;break;else result1i=' 'for(int j=0;j<num_page;j+)resu

26、ltji=aj;again(); /再操作 if(flag1=0&&flag2=0)break;void opt() /理想型int i,pos10,flag10;while(1)count=0;flag1=flag2=0;for(i=0;i<length;i+)if(!search(orderi)count+;result1i='*'if(anum_page-1!=-1) /表示當(dāng)前頁面已滿要淘汰一個memset(pos,-1,sizeof(pos);memset(flag,0,sizeof(flag);int j,k;for( j=i;j<len

27、gth;j+)/找出當(dāng)前頁中的值在將來訪問串中對應(yīng)的最近位置for( k=0;k<num_page;k+)if(orderj=ak&&flagk=0)posk=j;flagk=1;cout<<endl;int max=-10,max_pos;for( k=0;k<num_page;k+)/找出位置最遠(yuǎn)的那個值if(posk=-1)/未出現(xiàn)則跳出，替換該值max_pos=k;break;else if(max<posk)max=posk;max_pos=k;amax_pos=orderi;else /還有空頁for(int j=0;j<num_

28、page;j+)if(aj=-1)aj=orderi;break;else result1i=' 'for(int j=0;j<num_page;j+)resultji=aj;again(); /再操作 if(flag1=0&&flag2=0)break;void mune()int m;printf("n*nn");printf(" 動態(tài)分配分區(qū)方法演示n");printf("n* nn");printf(" 1.先進(jìn)先出算法.nn"); printf(" 2.最久最近未使用頁面置換算法.nn");printf(" 3.理想型淘汰算法.nn");printf(" 0.退出程序.n");printf("n* n");printf("n 選擇所要操作:");scanf("%d",&m);switch(m) case 1:init();fifo( );mune();break;case 2:init();lru( );mune();break;case 3:init();