操作系统课程设计-页面置换算法C语言07010(11页).doc

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1、-操作系统课程设计-页面置换算法C语言07010-第 - 11 - 页页面置换算法的演示一题目要求：设计一个虚拟存储区和内存工作区，编程序演示下述算法的具体实现过程，并计算访问命中率：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。3) 最近最久未使用算法(LRU)：淘汰最近最久未被使用的页面。4) 最不经常使用算法(LFU)二实验目的：1、用C语言编写OPT、FIFO、LRU，LFU四种置换算法。2、

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。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。三相关知识：1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。2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。3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

3、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。4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。5页面置换算法：常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA等。四设计思想： 选择置换算法，先输入所有页面号，为系统分配物理块，依次进行置换：OPT基本思想：是用一维数组pagepSIZE存储页面号序列，memerymSIZE是

4、存储装入物理块中的页面。数组nextmSIZE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。【特别声明】若物理块中的页面都不再使用，则每次都置换物理块中第一个位置的页面。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timemSIZE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pagepSIZE存储页面号序列，memerymSIZE是存储装入物理块中的页面。数组

5、flag10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。五流程图：如下页所示将页号放入物理块中，编号加1引用串编号大于物理块数?载入页号序列，从第0个得到页号开始页号在物理块中?根据选择的置换算法完成置换页号序列载完?结束是否是是是是六源代码：如下页所示【使用C语言】#include #include /*全局变量*/int mSIZE; /*物理块数*/int pSIZE; /*页面号引用串个数*/static int memery10=0; /*物理块中的页号*/static int page100=0; /*页面

6、号引用串*/static int temp10010=0; /*辅助数组*/*置换算法函数*/void FIFO();void LRU();void OPT();/*辅助函数*/void print(unsigned int t);void designBy();void download();void mDelay(unsigned int Delay);/*主函数*/void main() int i,k,code;system(color 0A);designBy();printf(请按任意键进行初始化操作. n);printf(n);printf( );getch();system(c

7、ls);system(color 0B);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(连续输入，无需隔开)：);for(i=0;ipSIZE;i+) scanf(%1d,&pagei);download();system(cls);system(color 0E); do puts(输入的页面号引用串为：);for(k=0;k=(pSIZE-1)/20;k+)for(i=20*k;(ipSIZE)&(i);getch();syst

8、em(cls); while (code!=4);getch();/*载入数据*/void download()int i;system(color 0D);printf(n);printf(正在载入数据，请稍候 !n);printf(n);printf(Loading.n);printf( O);for(i=0;i51;i+)printf(b);for(i=0;i);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*/void mDelay(unsigned int Delay) unsigned int i; for(;Delay0;

9、Delay-) for(i=0;i124;i+) printf( b);/*显示设计者信息*/ void designBy()printf(n);printf( 课题三：页面置换算法 n);printf( 学号：081001117 n);printf( 姓名：邢磊 n);printf(n);void print(unsigned int t)int i,j,k,l;int flag;for(k=0;k=(pSIZE-1)/20;k+)for(i=20*k;(ipSIZE)&(i20*(k+1);i+)if(i+1)%20=0)|(i+1)%20)&(i=pSIZE-1)printf(%dn,p

10、agei);elseprintf(%d ,pagei);for(j=0;jmSIZE;j+)for(i=20*k;(imSIZE+20*k)&(i=j)printf( |%d|,tempij);elseprintf( | |);for(i=mSIZE+20*k;(ipSIZE)&(i20*(k+1);i+)for(flag=0,l=0;lmSIZE;l+)if(tempil=tempi-1l)flag+;if(flag=mSIZE)/*页面在物理块中*/printf( );elseprintf( |%d|,tempij);/*每行显示20个*/if(i%20=0)continue;printf

11、(n);printf(-n);printf(缺页次数：%dtt,t+mSIZE);printf(缺页率：%d/%dn,t+mSIZE,pSIZE);printf(置换次数：%dtt,t);printf(访问命中率：%d%n,(pSIZE-(t+mSIZE)*100/pSIZE);printf(-n);/*计算过程延迟*/void compute()int i;printf(正在进行相关计算，请稍候);for(i=1;i20;i+)mDelay(15);if(i%4=0)printf(bbbbbb bbbbbb);elseprintf();for(i=0;i+30;printf(b);for(i

12、=0;i+30;printf( );for(i=0;i+30;printf(b);/*先进先出页面置换算法*/void FIFO() int memery10=0; int time10=0; /*记录进入物理块的时间*/ int i,j,k,m; int max=0; /*记录换出页*/ int count=0; /*记录置换次数*/*前mSIZE个数直接放入*/ for(i=0;imSIZE;i+) memeryi=pagei; timei=i; for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj; for(i=mSIZE;ipSIZE;i+)/*判断新页面号是否在物理块中*

13、/ for(j=0,k=0;jmSIZE;j+) if(memeryj!=pagei) k+; if(k=mSIZE) /*如果不在物理块中*/ count+;/*计算换出页*/ max=time0time1?0:1;for(m=2;mmSIZE;m+)if(timemtimemax)max=m; memerymax=pagei; timemax=i; /*记录该页进入物理块的时间*/ for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj; else for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj;compute();print(count);/*最近最久未使用置

14、换算法*/void LRU() int memery10=0; int flag10=0; /*记录页面的访问时间*/ int i,j,k,m; int max=0; /*记录换出页*/ int count=0; /*记录置换次数*/*前mSIZE个数直接放入*/ for(i=0;imSIZE;i+) memeryi=pagei; flagi=i; for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj; for(i=mSIZE;ipSIZE;i+)/*判断新页面号是否在物理块中*/ for(j=0,k=0;jmSIZE;j+) if(memeryj!=pagei) k+; else

15、 flagj=i; /*刷新该页的访问时间*/ if(k=mSIZE) /*如果不在物理块中*/ count+;/*计算换出页*/ max=flag0flag1?0:1;for(m=2;mmSIZE;m+)if(flagmflagmax)max=m; memerymax=pagei; flagmax=i; /*记录该页的访问时间*/ for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj; else for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj;compute();print(count);/*最佳置换算法*/void OPT() int memery10=0;

16、int next10=0; /*记录下一次访问时间*/ int i,j,k,l,m; int max; /*记录换出页*/ int count=0; /*记录置换次数*/*前mSIZE个数直接放入*/ for(i=0;imSIZE;i+) memeryi=pagei; for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj; for(i=mSIZE;ipSIZE;i+)/*判断新页面号是否在物理块中*/ for(j=0,k=0;jmSIZE;j+) if(memeryj!=pagei) k+; if(k=mSIZE) /*如果不在物理块中*/count+;/*得到物理快中各页下一次访

17、问时间*/for(m=0;mmSIZE;m+)for(l=i+1;l=next1?0:1;for(m=2;mnextmax)max=m;/*下一次访问时间都为pSIZE,则置换物理块中第一个*/memerymax=pagei;for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj; else for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj;compute();print(count);七运行结果：【运行环境】1. 按任意键进行初始化：2. 载入数据：3. 进入置换算法选择界面：4.运算中延迟操作：5.三种算法演示结果：6.退出界面：八参考文献：1. 严蔚敏, 吴伟民. 3. 于帆, 赵妮. 程序设计基础(C语言版). 清华大学出版社, 2006.11