模擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、修御滾畢尿鬧器刃茂析牛便氮漂設(shè)氧癬憑逐臺(tái)個(gè)酞酞姑賂譜駁想炔犀緊詣壁鴕窘跑玲疼靳哎頁(yè)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(chéng)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(yè)式存儲(chǔ)管理8 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院操作系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課 題： 模擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理

2、 評(píng)閱意見(jiàn)：評(píng)定成績(jī)： 指導(dǎo)老師簽名：年 月 日目錄一、目的和抗?jié)O字營(yíng)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(jià)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(mén)駝帕唐津獸蕾楞同掄夢(mèng)休號(hào)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(niǎo)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(yè)式存儲(chǔ)管理操作系統(tǒng)課

3、程設(shè)計(jì)邪完棍婉纏詫灰涕謠平杜褒極梢紋恢試釀戳首驕潤(rùn)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?lè)吝h(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(yǔ)芭蛔投譜見(jiàn)尊壕捆染黨瞅扇侵白謀韻哥忿鞏名楓坐瞎懂辨鏈扁委萬(wàn)莊更箔斃艘佃興馴懊肄衫莉 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院操作系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課 題： 模擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理 評(píng)閱意見(jiàn)：

4、評(píng)定成績(jī)： 指導(dǎo)老師簽名：年 月 日目錄一、目的和要求21、設(shè)計(jì)目的22、設(shè)計(jì)要求2二、設(shè)計(jì)思路及過(guò)程21、概要設(shè)計(jì)22、過(guò)程設(shè)計(jì)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(jì)目的 通過(guò)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理中頁(yè)面置換算法模擬設(shè)計(jì)，了解虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)，掌握請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理的頁(yè)面置換算法。2、設(shè)計(jì)要求根據(jù)模擬的頁(yè)式管理設(shè)計(jì)，掌握在頁(yè)式存儲(chǔ)管理中最基本的三種頁(yè)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(yè)面序列是隨機(jī)產(chǎn)生的，而不是人為的輸入，在執(zhí)行時(shí)只需改變頁(yè)面的大小及內(nèi)存容量就可以得到不同的頁(yè)面序列，另外還需要

5、說(shuō)明隨機(jī)的性能和其性能可能對(duì)算法的影響，并對(duì)隨機(jī)性要有一定的參數(shù)控制能力。此外，計(jì)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(guò)程，編寫(xiě)一個(gè)解決上述問(wèn)題的程序，顯示訪問(wèn)每個(gè)值頁(yè)面中的值。具體參數(shù)：訪問(wèn)串的長(zhǎng)度，訪問(wèn)串，頁(yè)面?zhèn)€數(shù)。分別用3種不同的方法實(shí)現(xiàn)頁(yè)面的置換，并輸出相關(guān)信息。二、設(shè)計(jì)思路及過(guò)程1、概要設(shè)計(jì)1.1 問(wèn)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(jì)算該算法在不同情況下的命中率，并顯示各頁(yè)面的變化情況。1.2 內(nèi)容分析對(duì)于該課程設(shè)計(jì)中模擬的頁(yè)式存儲(chǔ)管理的頁(yè)面置換過(guò)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(diǎn)就是要求產(chǎn)生隨機(jī)序列，所以在編寫(xiě)程序時(shí)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(wèn)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?cè)L問(wèn)序列而只改變?cè)L問(wèn)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(yǔ)，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(guò)程設(shè)計(jì)2.1模塊設(shè)計(jì)在下圖的主模塊設(shè)計(jì)圖中，只注重描繪了頁(yè)式存儲(chǔ)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(shí)都會(huì)要求輸入你所需要的訪問(wèn)串長(zhǎng)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(huì)出現(xiàn)三條提示語(yǔ)，是重新得到新序列？還是不改變?cè)L問(wèn)序列只改變?cè)L問(wèn)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(shí)現(xiàn)。頁(yè)式存儲(chǔ)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(yè)式存儲(chǔ)管理的主模塊設(shè)計(jì)圖2.2 算法原理分析要學(xué)成功實(shí)現(xiàn)算法，首先要知道各個(gè)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(méi)有正要訪問(wèn)的頁(yè)面時(shí)，置換出最先進(jìn)來(lái)的頁(yè)面。lru算法是最近最久未使用，當(dāng)當(dāng)前內(nèi)存中沒(méi)有正要訪問(wèn)的頁(yè)面時(shí)，置換出在當(dāng)前頁(yè)面中最近最

8、久沒(méi)有使用的頁(yè)面。opt算法是未來(lái)最遠(yuǎn)出現(xiàn)，當(dāng)當(dāng)前內(nèi)存中沒(méi)有正要訪問(wèn)的頁(yè)面時(shí)，置換出當(dāng)前頁(yè)面中在未來(lái)的訪問(wèn)頁(yè)中再也不出現(xiàn)的頁(yè)面或最遠(yuǎn)出現(xiàn)的頁(yè)面。2.3 程序流程圖本次課程設(shè)計(jì)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(yè)數(shù)據(jù)第一個(gè)訪問(wèn)頁(yè)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(kāi)始還有請(qǐng)求訪問(wèn)頁(yè)？?jī)?nèi)存有空頁(yè)？替換內(nèi)存中將來(lái)不出現(xiàn)或離當(dāng)前最遠(yuǎn)的頁(yè)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(wèn)串的長(zhǎng)度，num_page頁(yè)面數(shù)，count記錄缺頁(yè)次數(shù)in

9、t result2030,order30,a10; /result記錄結(jié)果,order存儲(chǔ)訪問(wèn)串,a存儲(chǔ)當(dāng)前頁(yè)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(yè)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(yè)面已滿要淘汰一個(gè)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(yè)中的值在將來(lái)訪問(wèn)串中對(duì)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(gè)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(yè)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(yè)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?cè)L問(wèn)序列只改變頁(yè)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(yè)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(duì) opt 調(diào)度算法的實(shí)驗(yàn)截圖： 圖5.1 相同的內(nèi)存容量下不同的訪問(wèn)串序列1 圖5.2 相同的內(nèi)存容量下不同的訪問(wèn)串序列2

14、依上圖5.1和5.2來(lái)看， opt 調(diào)度算法在訪問(wèn)串長(zhǎng)度一致，隨機(jī)值不同以致產(chǎn)生不同的訪問(wèn)串序列時(shí)，但頁(yè)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(wèn)串序列在上圖5.3中就是對(duì)同一訪問(wèn)串序列進(jìn)行 opt 調(diào)度，只是改變其頁(yè)面的大小，得到了不同的命中率。六、小結(jié)本次課程設(shè)計(jì)目的是通過(guò)請(qǐng)求頁(yè)式管理中頁(yè)面置換算法模擬設(shè)計(jì)，了解虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)，掌握請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理的頁(yè)面置換算法。要求設(shè)計(jì)隨機(jī)頁(yè)面產(chǎn)生程序，并說(shuō)明隨機(jī)的性能和其性能可能對(duì)算法的影響，對(duì)隨機(jī)性要有一定的參數(shù)控制能力；計(jì)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(guò)頁(yè)面置換的實(shí)驗(yàn)

15、，內(nèi)容包括先進(jìn)先出算法（fifo）、最近最久未使用頁(yè)面置換算法（lru）和理想淘汰算法（opt），3種算法思想簡(jiǎn)單明確，選好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，思路清晰便基本沒(méi)問(wèn)題了。所以相對(duì)來(lái)說(shuō)，這次操作系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)容易許多，只是在之前實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，要附加設(shè)計(jì)隨機(jī)頁(yè)面產(chǎn)生程序，對(duì)隨機(jī)性要有一定的參數(shù)控制能力。對(duì)于隨機(jī)頁(yè)面產(chǎn)生程序，我們之前沒(méi)做過(guò)，在網(wǎng)上查閱資料，使用了庫(kù)函數(shù)srand（）和rand（），實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的隨機(jī)頁(yè)面產(chǎn)生程序，功能基本完成。我們知識(shí)所限，沒(méi)有使用漂亮可視化界面編程實(shí)現(xiàn)功能，用簡(jiǎn)單的c語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)的。不管怎么樣，最終還是實(shí)現(xiàn)的本次課程設(shè)計(jì)要求的。做了這么多次課程設(shè)計(jì)了，大致的過(guò)程都熟悉了，每次的動(dòng)

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

17、首這兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，盡管很是頭痛，很多都不會(huì)，但經(jīng)過(guò)努力，我們還是學(xué)了不少知識(shí)的。這期間，老師給了我們?cè)S多幫助，非常感謝！七、參考文獻(xiàn)【1】張堯?qū)W, 史美林. 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程(第2版)習(xí)題解答與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo). 北京: 清華大學(xué)出版社, 2000【2】譚浩強(qiáng), 張基溫. c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程. 高等教育出版社,1991【3】張堯?qū)W, 史美林. 計(jì)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(wèn)串的長(zhǎng)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(wèn)串:"for(i=0;i<length;i+)/cin>

19、>orderi;orderi=rand()%10;cout<<orderi<<" "cout<<endl; cout<<"輸入頁(yè)面的個(gè)數(shù)："cin>>num_page;void print()int i,j;cout<<"(*表示缺頁(yè))"<<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?cè)L問(wèn)序列只改變頁(yè)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(yè)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(yè)面已滿要淘汰一個(gè)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(méi)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(yè)面已滿要淘汰一個(gè)int j,k;for( j=0;j<

25、;i;j+) /查找當(dāng)前頁(yè)中的值對(duì)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(gè)if(min>posk)min=posk;min_pos=k;amin_pos=orderi;else /還有空頁(yè)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(yè)面已滿要淘汰一個(gè)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(yè)中的值在將來(lái)訪問(wèn)串中對(duì)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(gè)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(yè)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(dòng)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(yè)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();