计算机操作系统课程设计

1、计算机操作系统课程设计计算机操作系统课程设计13/13计算机操作系统课程设计院术技济经学大业农徽安计算机操作系统课程设计报告题目：模拟设计页面调动编程专业：计算机科学与技术班级：12级计算机二班姓名：朱绍锋学号：12838076赵飞12838064王伟12838039王焱焱12838045刘继运12838061谭兵12838053指导老师：郭伟光二一五年六月安徽农业大学经济技术学院计算机操作系统目录一、实验目的1二、基本知识介绍12.1、分页12.2、页面调入策略12.3、从何调入页面22.4、页面调入过程22.5、页面置换算法3三、页面置换算法框架及LRU算法实现7四、实验结果11I安徽农业

2、大学经济技术学院计算机操作系统一、实验目的认识内存分页管理策略；掌握调页策略；掌握一般常用的页面置换算法；采纳页面置换算法中的典型算法，模拟实现。二、基本知识介绍2.1、分页分页储蓄管理将一个进度的逻辑地点空间分红若干大小相等的片，称为页面或页。2.2、页面调入策略、何时调入页面假如进度的好多页是寄存在外存的一个连续地区中，则一次调入若干个相邻的页，会比一次调入一页的效率更高效一些。但假如调入的一批页面中的大部分都未被接见，则又是低效的。可采纳一种以展望为基础的预调页策略，将那些估计在不久此后便会被接见的页面，开初调入内存。假如展望较正确，那么，这类策略明显是很有吸引力的。但目前预调页的成功率

3、仅为50%。且这类策略主要用于进度的初次调入时，由程序员指出应当先调入哪些页。、恳求调页策略当进度在运转中需要接见某部分程序和数据时，若发现其所在的页面不在内存，便即提出恳求，由OS将其所需页面调入内存。由请示调页策略所确立调入的页，是必然会被接见的，再加之恳求调页策略比较易于实现，故在目前的虚假储蓄器中，-1-安徽农业大学经济技术学院计算机操作系统大多采纳此策略。但这类策略每次仅调入一页，故须开支较大的系统开支，增添了磁盘I/O的启用频次。2.3、从哪处调入页面在恳求分页系统中的外存分为两部分：用于寄存文件的文件区和用于寄存对调页面的对调区。平常，因为对调区是采纳连续分派方式，而事件是采纳失

4、散分派方式，故对调区的磁盘I/O速度比文件区的高。这样，每当发生缺页恳求时，系统应从哪处将缺页调入内存，可分红以下三种状况：、系统拥有足够的对调区空间，这时可以所有从对调区调入所需页面，以提升调页速度。为此，在进度运转前，便须将与该进度相关的文件，从文件区拷贝到对调区。、系统缺乏足够的对调区空间，这时凡是不会被改正的文件，都直接从文件区调入；而当换出这些页面时，因为它们未被改正而不用再将它们换出时，此后需要时，再从对调区调入。、UNIX方式。因为与进度相关的文件都放在文件区，故凡是未运转过的页面，都从文件区调入。而关于以前运转过但又被换出的页面，因为被放在对调区，因此在下次时，应从对调区调入。

5、因为UNIX系统赞成页面共享，因此，某进度所恳求的页面有可能已被其它进度调入内存，此时也就不用再从对调区调入。2.4、页面调入过程每当程序所要接见的页面未在内存时，便向CPU发出一缺页中断，中止办理程序第一保存CPU环境，分析中止原由后，转入缺页-2-安徽农业大学经济技术学院计算机操作系统中止办理程序。该程序经过查找页表，获得该页在外在原物理块后，假如此时内存能容纳新页，则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存，此后改正页表。假如内存已满，则须先依据某种置换算法从内存中选出一页准备换出；假如该页未被修悔过，可不用将该页写回磁盘；但假如此页已被改正，则必然将它写回磁盘，此后再把所缺的页调入内存，并改正

6、页表中的相应表项，置其存在位“1”，并将此页表项写入快表中。在缺页调入内存后，利用改正后的页表，去形成所要接见数据的物理地点，再去接见内存数据。整个页面的调入过程对用户是透明的。2.5、页面置换算法在进度运转过程中，若其所要接见的页面不在内存而需把它们调入内存，但内存已无安闲空间时，为了保证该进度能正常运转，系统必然从内存中调出一页程序或数据，送磁盘的对调区中。但应将哪个页面调出，须依据必然的算法来确立。平常，把选择换出页面的算法称为页面置换算法(Page_ReplacementAlgorithms)。一个好的页面置换算法，应拥有较低的页面改换频次。从理论上讲，应将那些此后不再见接见的页面换出

7、，或将那些在较长时间内不会再接见的页面调出。常有置换算法有：1）、最正确置换算法(Optimal)它是由Belady于1966年提出的一种理论上的算法。其所选择的被裁汰页面，将是此后永不使用的也许是在最长(未来)时间内不再被接见的页面。采纳最正确置换算法，平常可保证获得最低的缺页率。但因为人目前还没法预知一个进度在内存的若干个页面中，哪一个页面-3-安徽农业大学经济技术学院计算机操作系统是未来最长时间内不再被接见的，因此该算法是没法实现的，但可以利用此算法来谈论其余算法。开始页面装入物理块中N物理快能否装Y满YN下一页面能否在物理快中N选择物理块中距离该页表此后最远的或不在出现的页表与之置换页

8、面能否所有装完Y达成2）、先进先出(FIFO)页面置换算法这是最早出现的置换算法。该算法老是裁汰最初进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以裁汰。该算法实现简单-4-安徽农业大学经济技术学院计算机操作系统只要把一个进度已调入内存的页面，按先后序次链接成一个行列，并设置一个指针，称为取代指针，使它老是指向最老的页面。开始页面装入物理块中N物理快能否装满YYN下一页面能否在物理块中N物理块中最初进入的页面与之置换页面能否所有装完Y达成3）、LRU置换算法FIFO置换算法性能之因此较差，是因为它所依据的条件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后其实不可以反应页面的使用情-5-安徽农业

9、大学经济技术学院计算机操作系统况。近来最久未使用（LRU）置换算法，是依据页面调入内存后的使用状况进行决议的。因为没法展望各页面未来的使用状况，只好利用“近来的过去”作为“近来的未来”的近似，因此，LRU置换算法是选择近来最久未使用的页面予以裁汰。该算法恩赐每个页面一个接见字段，用来记录一个页面自前一次被接见以来所经历的时间t,，当须裁汰一个页面时，选择现有页面中其t值最大的，即近来最久未使用的页面予以裁汰。LRU置换算法固然是一种比较好的算法，但要求系统有好多的支持硬件。为了认识一个进度在内存中的各个页面各有多少时间未被进程接见，以及怎样迅速地知道哪一页是近来最久未使用的页面，须有寄存器也许

10、货仓的支持。-6-安徽农业大学经济技术学院计算机操作系统开始页面装入物理块中N物理快能否装满YYN下一页面能否在物理快中N选择物理块中距离该页表以前最远的一页表与之置换页面能否所有装完Y达成三、页面置换算法框架及LRU算法实现#include#include#include#defineM3#defineN20-7-安徽农业大学经济技术学院计算机操作系统#defineMyprintfprintf(|+|n)/*显示格式*/typedefstructpageintnum;/*记录页面号*/inttime;/*记录调入内存时间*/Page;/*页面逻辑构造，构造为方便算法实现设计*/PagebM;

11、/*内存单元数*/intcMN;/*暂保存内存目前的状态：缓冲区*/intqueue100;/*记录调入行列*/intK;/*调入行列计数变量*/*初始化内存单元、缓冲区*/voidInit(Page*b,intcMN)inti,j;for(i=0;iN;i+)bi.num=-1;bi.time=N-i-1;for(i=0;iM;i+)for(j=0;jN;j+)cij=-1;/*获得在内存中逗留最久的页面,默认状态下为最早调入的页面*/intGetMax(Page*b)inti;intmax=-1;inttag=0;for(i=0;imax)max=bi.time;tag=i;returnt

12、ag;/*判断页面能否已在内存中*/intEquation(intfold,Page*b)-8-安徽农业大学经济技术学院计算机操作系统inti;for(i=0;i=0)bval.time=0;for(i=0;iM;i+)if(i!=val)bi.time+;elsequeue+K=fold;/*记录调入页面*/val=GetMax(b);bval.num=fold;bval.time=0;for(i=0;iM;i+)if(i!=val)bi.time+;/*主程序*/intmain()intaN=7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1;inti,j;doK=-1;Init(b,c);for(i=0;iN;i+)Lru(ai,b);-9-安徽农业大学经济技术学院计算机操作系统c0i=ai;/*记录目前的内存单元中的页面*/for(j=0;jM;j+)cji=bj.num;/*结果输出*/printf(内存状态为：n);Myprintf;for(j=0;jN;j+)printf(|%2d,aj);printf(|n);Myprintf;for(i=0;iM;i+)for(j=0;jN;j+)if(cij=-1)printf(|%2c,32);elseprintf(|%2d,cij