操作系统课程设计

操作系统课程设计-页面置换算法C语言

页面置换算法题目要求：|=|通过实现页面置换算法的FIFO和LRU两种算法，理解进程运行时系统是怎样选择换出页面的，对于两种不同的算法各自的优缺点是哪些。|=|要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现1)最佳置换算法(OPT)：将以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面换出。2)先进先出算法(FIFO)：淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。最近最久未使用算法(LRU)：淘汰最近最久未被使用的页面。最不经常使用算法(LFU)二.实验目的：1、用C语言编写OPT、FIFO、LRU,LFUU!四种置换算法。U!四种置换算法。2、熟悉内存分页管理策略。3、了解页面置换的算法。4、掌握一般常用的调度算法。ili*.ir

5、根据方案使算法得以模拟实现。6、锻炼知识的运用能力和实践能力。三、设计要求食错输攀存驻留的页面集合，页错误次数以及1、编写算法，实现页面置换算法FIFO^^LRU；行页面廖地址引用串，运行页面置换算法进或褊鑫生）;参数由输入产生（手工输入食错输攀存驻留的页面集合，页错误次数以及1.相关知识：虚拟存储器的引入：局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所访问的存储空间也局限于某个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。虚拟存储器的定义：虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。虚拟存储器的实现方式：分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式虚拟存储系统。请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。页面分配：平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。页面置换算法：常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA等。五、设计说明采用数组页面的页号面掣算法汰;选择在内存中驻留时间最久的页分配n个物理比较页面出页跚面一起装入内存，选择置换算法，先输入所有页面号，为系统分1、2、3、，误，根据页面调入内存后的使用情况；配物理块，依次进行置换:六.设计思想：OPT基本思想：是用一维数组page[pSIZE]存储页面号序列，memery[mSIZE]是存储装入物理块中的页面。数组next[mSIZE]记录物理块中对应页面的最后访问时间。每当发生缺页时，就从物理块中找出最后访问时间最大的页面，调出该页，换入所缺的页面。FIFO基本思想：是用队列存储内存中的页面，队列的特点是先进先出，与该算法是一致的，所以每当发生缺页时，就从队头删除一页，而从队尾加入缺页。或者借助辅助数组time[mSIZE]记录物理块中对应页面的进入时间，每次需要置换时换出进入时间最小的页面。LRU基本思想：是用一维数组page[pSIZE]存储页面号序列，memery[mSIZE]是存储装入物理块中的页面。数组flag[10]标记页面的访问时间。每当使用页面时，刷新访问时间。发生缺页时，就从物理块中页面标记最小的一页，调出该页，换入所缺的页面。七.流程图：如下页所示六.运彳丁结果:按任意键进行初始化:IF®70120304230321201701载入数据:<M<=10>:3的个gJ?<P<=100>:20012030423032120179正在载入数据，请档候，，，，按任意键进入置换算法选择界面：＞»进入置换算法选择界面:输入的页面号目用串为：70120304230321201701请选择页面置换算法:■先进先出《FIFO〉,曾返最久天使用tLIW〉JI■先进先出《FIFO〉,曾返最久天使用tLIW〉JIjHuTTrriV1234运算中延迟操作:输入的页面号引用串为：70120304230321201701址*我************我乂共**请选择页面置换算法：*1234■至佳<OPT><LRU>1*1234■至佳<OPT><LRU>1算*[1计.■=--"■■-

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源请正候

肖主用三种算法演示结果:输A殷页面号引月串为：7012O3O423M3*倩选择贝面置操算法：先出《FIFO输A殷页面号引月串为：7012O3O423M3*倩选择贝面置操算法：先出《FIFO〉最久未使用〈LRU〉<OPT>*4.******关**请选择操作:[”7R12R!7!I7!\7\\2\\\\0\!0!!0!IIII-iII-4IIIII±II±In42n：2i12Ii4：i4：i4ii0i!3I13I13I12I12I121!1!i&\!@!!0!!3!!3!17tn1\7\!?!I7!!1!!0!10!：2：：2:II:缺■率:15/20而口|命中孕25x按任意键重新选择置换其法:»>.输入的页面号引用串为：70120304230120170X请选择页面置换算泣：1.先进先出1FIF0)3.愚近最久未使用八叫)3.最佳3PT)4.很出茜选择操作:12]r?aX请选择页面置换算泣：1.先进先出1FIF0)3.愚近最久未使用八叫)3.最佳3PT)4.很出茜选择操作:12]r?a1233!1!：1!!1!!3!：0!!B!!2:：2!\7\缺贝率，12^23加命中率:40X21201701!2!：21201701!2!：7：：0：：0：!1!：1!按任意键重新选择置换算法：»>/I.结论通过这次课程设计，不仅让我了解了页面置换算法，开始我一味的进行调试，急切的想侥幸调试出来，但由于没有进行深入的考虑，我调试了很久都没没有成功,我仔细的分析题目，分析材料在原由的基础上我进行了改正，我最后还是

调试成功了，还是经过了一翻努力，这次操作系统实习，不仅让我对操作系统这门课程有了更深入的研究、对很多重要的概念有了巩固和掌握。通过努力，三个页面置换算法程序都已liiJ掌握。通过努力，三个页面置换算法程序都已liiJ经完成，此时此刻，我心里多了些成就感。虽然自己所做的很少也不够完善,但毕竟也是努力的结果。主要有以下几点收获：liiJ1.通过对上网和看书查阅相关资料，使自己对C语言的基本框架有新的了解，加深了对可视化程序的认识。liiJ在使用C语言来实现功能时，不像以往用的其他语言，它比较简练，更容易理解，实用性很强。先进先出页面置换和LRU以及OPT算法各有特点，但是实践起来却很大，使自己对页面置换算法有了新的认识。一周半的课程设计就要结束了，不但对专业知识有了更深的理解，更使的自己认识到实践的重要性，理论、实践相结合才能达到很好的学习效果，特别是程序语言的学习。六.源代码：如下页所示【使用C语言】#include<stdio.h>#include<stdlib.h>/*全局变量*/intmSIZE;/*物理块数*/intpSIZE;/*页面号引用串个数*/staticintmemery[10]={0};/*物理块中的页号*/staticintpage[100]={0};/*页面号引用串*/staticinttemp[100][10]={0};/*辅助数组*//*置换算法函数*/voidFIFO();voidLRU();voidOPT();/*辅助函数*/voidprint(unsignedintt);voiddesignBy();voiddownload。；voidmDelay(unsignedintDelay);/*主函数*/voidmain()inti,k,code;printf("i——1\n");printf("|请按任意键进行初始化操作I\n");printf("\n");printf(">>>”);getch();system("cls'');printf(”请输入物理块的个数(M<=10)：");scanf("%d",&mSIZE);printf("请输入页面号引用串的个数(P<=100)：\n");printf(">>>”);getch();system("cls'');printf(”请输入物理块的个数(M<=10)：");scanf("%d",&mSIZE);printf("请输入页面号引用串的个数(P<=100)：");scanf("%d",&pSIZE);puts("请依次输入页面号引用串佣空格隔开)：，for(i=0;i<pSIZE;i++)scanf("%1d",&page[i]);download();system(''cls");printf("***********************\n");printf("*请选择页面置换算法：\t\t\t*\n");printf("**\n");

printf("*1.先进先出(FIFO)=j*\n");3.佳(OPT)printf("*2.最近最久未使用(LRU)*\n");printf("*4.*\n");printf("*=j3.佳(OPT)4.printf("***********************\n");printf("请选择操作：[]\b\b");scanf("%d”,&code);switch(code)case1:FIFO();break;case2:LRU();break;case3:OPT();break;case4:system("cls");exit(0);default:printf("输入错误，请重新输入：}=iprintf("按任意键重新选择置换算法：>>>");getch();system("cls");}while(code!=4);getch();}/*载入数据*/voiddownload()inti;=iprintf("r\n");printf("I正在载入数据，请稍候!!!I\n");printf(''11\n");printf(''Loading".\n'');printf("O")；for(i=0;i<51;i++)printf("\b");for(i=0;i<50;i++)mDelay((pSIZE+mSIZE)/2);printf(">");}printf("\nFinish.\n载入成功，按任意键进入置换算法选择界面：>>>");getch();}/*设置延迟*/voidmDelay(unsignedintDelay)unsignedinti;for(;Delay>0;Delay--)for(i=0;i<124;i++){printf("\b");}}}voidprint(unsignedintt){intij,kj;intflag;for(k=0;k<=(pSIZE-1)/20;k++){for(i=20*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1));i++){if(((i+1)%20==0)||(((i+1)%20)&&(i==pSIZE-1)))printf("%d\n”,page[i]);elseprintf("%d",page[i]);}for(j=0;j<mSIZE;j++)for(i=20*k;(i<mSIZE+20*k)&&(i<pSIZE);i++){if(i>=j)printf("|%d|",temp[i][j]);elseprintf("||”);}for(i=mSIZE+20*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1));i++){for(flag=0,l=0;l<mSIZE;l++)if(temp[i][l]==temp[i-1][l])flag++;if(flag==mSIZE)/*页面在物理块中*/printf("");elseprintf("l%dl",temp[i][j]);}/*每行显示20个*/if(i%20==0)continue;printf("\n");}}printf("-\n");printf("缺页次数：％d\t\t”,t+mSIZE);printf("缺页率：％d/%d\n”,t+mSIZE,pSIZE);printf("置换次数：％d\t\t”,t);printf("访问命中率：％d%%\n”,(pSIZE-(t+mSIZE))*100/pSIZE);printf(''-\n");}/*计算过程延迟*/voidcompute(){inti;printf(”正在进行相关计算，请稍候");for(i=1;i<20;i++){mDelay(15);if(i%4==0)printf("\b\b\b\b\b\b\b\b\b\b\b\b");elseprintf("。”)；}for(i=0;i++<30;printf("\b"));for(i=0;i++<30;printf(""));for(i=0;i++<30;printf("\b"));}/*先进先出页面置换算法*/voidFIFO()intmemery[10]={0};inttime[10]={0};/*记录进入物理块的时间*/intij,k,m;intmax=0;/*记录换出页*/intcount=0;/*记录置换次数*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i++)memery[i]=page[i];time[i]=i;for(j=0j<mSIZEj++)temp[i][j]=memery[j];}for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++)/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++)if(memery[j]!=page[i])k++;}if(k==mSIZE)/*如果不在物理块中*/{count++;/*计算换出页*/max=time[0]<time[1]?0:1;for(m=2;m<mSIZE;m++)if(time[m]<time[max])max=m;memery[max]=page[i];time[max]=i;/*记录该页进入物理块的时间*/for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}elsefor(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];compute();print(count);/*最近最久未使用置换算法*/voidLRU(){intmemery[10]={0};intflag[10]={0};/*记录页面的访问时间*/intij,k,m;intmax=0;/*记录换出页*/intcount=0;/*记录置换次数*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i++){memery[i]=page[i];flag[i]=i;for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++)/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++)if(memery[j]!=page[i])k++;elseflag[j]=i;/*刷新该页的访问时间*/if(k==mSIZE)/*如果不在物理块中*/间*/count++;/*计算换出页*/max=flag[0]<flag[1]?0:1;for(m=2;m<mSIZE;m++)if(flag[m]<flag[max])max=m;memery[max]=page[i];flag[max]=i;/*记录该页的访问时for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];elsefor(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}}compute();print(count);}=j/*最佳置换算法*/voidOPT()intmemery[10]={0};intnext[10]={0};/*记录下一次访问时间*/intij,k,l,m;intmax;/*记录换出页*/intcount=0;/*记录置换次数*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i++)memery[i]=