操作系統(tǒng)課程設計題目及代碼

1、題目一 模擬操作系統(tǒng)設計設計一個模擬操作系統(tǒng)管理程序，實現(xiàn)下列管理功能：1內(nèi)存管理功能2文件管理功能3磁盤管理功能題目二 虛擬存儲器各頁面置換算法的實現(xiàn)與比較內(nèi)容：設計一個虛擬存儲區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)，通過產(chǎn)生一個隨機數(shù)的方法得到一個頁面序列，假設內(nèi)存給定的頁面數(shù)由鍵盤輸入，分別計算使用下述各方法時的內(nèi)存命中率：先進先出算法（FIFO）、最近最少使用算法（LRU）、最佳淘汰算法（OPT）、最少訪問頁面算法（LFU）等。參考資料題目二 資料虛擬存儲器各頁面置換算法的實現(xiàn)與比較1實驗目的 存儲管理的主要功能之一是合理的分配空間。請求頁式管理是一種常用的虛擬存儲管理技術。 本實驗的目的是通過請求頁式存儲管

2、理中頁面置換算法模擬設計，了解虛擬存儲技術的特點，掌握請求頁式存儲管理的頁面置換算法。2實驗內(nèi)容（1）通過隨機數(shù)產(chǎn)生一個指令序列，共320條指令。指令的地址按下述原則生成：1）50%的指令是順序執(zhí)行的；2）25%的指令是均勻分布在前地址部分；3）25%的指令是均勻分布在后地址部分；具體的實施方法是：1）在0，319的指令地址之間隨機選取一起點m；2）順序執(zhí)行一條指令，即執(zhí)行地址為m+1的指令； 3）在前地址0，m+1中隨機選取一條指令并執(zhí)行，該指令的地址為m'；4）順序執(zhí)行一條指令，其地址為m'+1；5）在后地址m'+2,319中隨機選取一條指令并執(zhí)行；6）重復上述步驟

3、1）-5），直到執(zhí)行320次指令。（2）將指令序列變換成為頁地址流設：1）頁面大小為1k；2）用戶內(nèi)存容量為4頁到32頁；3）用戶虛存容量為32k；在用戶虛存中，按每k存放10條指令排列虛存地址，即320條指令在虛存中的存放方式為：第0條-第9條指令為第0頁（對應虛存地址為0，9）；第10條-第19條指令為第1頁（對應虛存地址為10，19）； . . . 第310條-第319條指令為第31頁（對應虛存地址為310，319）； 按以上方式，用戶指令可組成為32頁。（3）計算并輸出下列各種算法在不同內(nèi)存容量下的命中率。1）先進先出的算法（FIFO）；2）最近最少使用算法（LRR）;3）最佳淘汰算法

4、(OPT)：先淘汰最不常用的頁地址；4）最少訪問頁面算法（LF.U）；5）最近最不經(jīng)常使用算法（NUR）。其中）和）為選擇內(nèi)容。命中率頁面失效次數(shù)頁地址流長度在本實驗中，頁地址流長度為，頁面失效次數(shù)為每次訪問相應指令時，該指令所對應的頁不在內(nèi)存的次數(shù)。隨機數(shù)產(chǎn)生辦法關于隨機數(shù)產(chǎn)生辦法，Linux或Unix系統(tǒng)提供函數(shù)srand( )和rand( )，分別進行初始化和產(chǎn)生隨機數(shù)。例如：srand( )；語句可初始化一個隨機數(shù)；a0=10*rand( )/32767*319+1;a1=10*rand( )/32767*a0；. .語句可用來產(chǎn)生a0與a1中的隨機數(shù)。提示： 首先用Srand( )和

5、rand( ) 函數(shù)定義和產(chǎn)生指令序列，然后將指令序列變換成相應的頁地址流，并針對不同的算法計算出相應的命中率。 命中率=1-頁面失效次數(shù)/頁地址流長度1、數(shù)據(jù)結構（1）頁面類型typedef struct int pn,pfn,counter,time;pl-type; 其中pn為頁號，pfn為頁面號，count為一個周期內(nèi)訪問該頁面的次數(shù)，time為訪問時間。（2）頁面控制結構pfc_struct int pn,pfn; struct pfc_struct *next; ;typedef struct pfc_struct pfc_type;pfc_type pfctotal_vp,*fr

6、eepf_head,*busypf_head;pfc_type *busypf_tail;其中，pfctotal_vp定義用戶進程虛頁控制結構，*freepf_head為空頁面頭的指針，*busypf_head為忙頁面頭的指針，*busyf_tail為忙頁面尾的指針。2、函數(shù)定義（1）Void initialize( )：初始化函數(shù)，給每個相關的頁面賦值。（2）Void FIFO( )：計算使用FIFO算法時的命中率。（2）Void LRU（ ）：計算使用FIFO算法時的命中率。（4）VoidOPT（ ）：計算使用OPT算法時的命中率。（5）Void LFU （ ）：計算使用LFU算法時的命中

7、率。（6）Void NUR（ ）：計算使用NUR算法時的命中率。3、變量定義(1)int atatal_instruction ：指令流數(shù)據(jù)組。(2) int pagetotal_instruction：每條指令所屬頁號。(3)int offsettotal_instruction：每頁裝入不敷出0條指令后取模運算頁號偏移量。(4)int total_pf：用戶進程的內(nèi)存頁面數(shù)。(5)int diseffect：頁面失效次數(shù)。程序清單程序:程序:#include "stdio.h"#include "process.h"#include "st

8、dlib.h"#define TRUE 1#define FALSE 0#define INVALID -1#define null 0#define total_instruction 320 /*指令流長*/#define total_vp 32 /*虛頁長*/#define clear_period 50 /*清0周期*/typedef struct int pn,pfn,counter,time; pl_type; pl_type pltotal_vp; /*頁面數(shù)據(jù)結構*/ struct pfc_struct /*頁面控制結構*/int pn,pfn; struct pfc

9、_struct *next; ; typedef struct pfc_struct pfc_type; pfc_type pfctotal_vp,*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail; int diseffect,atotal_instruction; int pagetotal_instruction,offsettotal_instruction; void initialize(); void FIFO(); void LRU(); void OPT(); void LFU(); void NUR(); main() int S,i,j; sra

10、nd(getpid()*10); /*由于每次運行時進程號不同，故可用來作為初始化隨機數(shù)隊 列的種子*/ S=(float)319*rand()/32767+1; for(i=0;i<total_instruction;i+=4) /*產(chǎn)生指令隊列*/ ai=S; /*任選一指令訪問點*/ ai+1=ai+1; /*順序執(zhí)行一條指令*/ ai+2=(float)ai*rand()/32767； /*執(zhí)行前地址指令*/ ai+3=ai+2+1; /*執(zhí)行后地址指令*/ for(i=0;i<total_instruction;i+) /*將指令序列變換為頁地址流*/ pagei=ai/

11、10; offseti=ai%10; for(i=4;i<=32;i+) /*用戶內(nèi)存工作區(qū)從4個頁面到32個頁面*/ printf("%2d page frames",i); FIFO(i); LRU(i); OPT(i); LFU(i); NUR(i); printf("n"); getchar(); void FIFO(total_pf) /*FIFO*/ int total_pf; /*用戶進程的內(nèi)存頁面數(shù)*/ int i,j; pfc_type *p,*t; initialize(total_pf); /*初始化相關頁面控制用數(shù)據(jù)結構*/

12、 busypf_head=busypf_tail=null; /*忙頁面隊列頭，隊列尾鏈接*/ for(i=0;i<total_instruction;i+) if(plpagei.pfn=INVALID) /*頁面失效*/ diseffect+=1; /*失效次數(shù)*/ if(freepf_head=null) /*無空閑頁面*/ p=busypf_head->next; plbusypf_head->pn.pfn=INVALID; freepf_head=busypf_head; /*釋放忙頁面隊列中的第一個頁面*/ freepf_head->next=null; b

13、usypf_head=p; p=freepf_head->next; /*按FIFO方式調(diào)新頁面入內(nèi)存頁面*/ freepf_head->next=null; freepf_head->pn=pagei; plpagei.pfn=freepf_head->pfn; if (busypf_tail=null) busypf_head=busypf_tail=freepf_head;elsebusypf_tail->next=freepf_head;busypf_tail=freepf_head;freepf_head=p;printf("FIFO:%6.4

14、",1-(float)diseffect/320); void LRU(total_pf) /*LRU*/ int total_pf; int min,minj,i,j,present_time; initialize(total_pf); present_time=0; for(i=0;i<total_instruction;i+) if(plpagei.pfn=INVALID) /*頁面失效*/ diseffect+; if(freepf_head=null) /*無空閑頁面*/ min=32767; for(j=0;j<total_vp;j+) if(min>

15、plj.time&&plj.pfn!=INVALID) min=plj.time;minj=j; freepf_head=&pfcplminj.pfn; plminj.pfn=INVALID; plminj.time=-1; freepf_head->next=null; plpagei.pfn=freepf_head->pfn; plpagei.time=present_time; freepf_head=freepf_head->next; else plpagei.time=present_time; present_time+; printf(

16、"LRU:%6.4f",1-(float)diseffect/320); void NUR(total_pf) /*NUR*/int total_pf;int i,j,dp,cont_flag,old_dp;pfc_type *t;initialize(total_pf);dp=0;for(i=0;i<total_instruction;i+); if(plpagei.pfn=INVALID) /*頁面失效*/ diseffect+; if(freepf_head=null) /*無空閑頁面*/ cont_flag=TRUE;old_dp=dp; while(cont

17、_flag) if(pldp.counter=0&&pldp.pfn!=INVALID) cont_flag=FALSE; else dp+; if(dp=total_vp) dp=0; if(dp=old_dp) for(j=0;j<total_vp;j+) plj.counter=0; freepf_head=&pfcpldp.pfn; pldp.pfn=INVALID; freepf_head->next=null; plpagei.pfn=freepf_head->pfn; freepf_head=freepf_head->next; e

18、lse plpagei.counter=1; if(i%clear_period=0) for(j=0;j<total_vp;j+) plj.counter=0; printf("NUR:%6.4f",1-(float)diseffect/320); void OPT (total_pf) /*OPT*/ int total_pf; int i,j,max,maxpage,d,disttotal_vp; pfc_type *t; initialize(total_pf); for(i=0;i<total_instruction;i+) if(plpagei.pf

19、n=INVALID) diseffect+; if(freepf_head=null) for(j=0;j<total_vp;j+) if(plpagej.pfn!=INVALID) distj=32767; else distj=0; d=1; for(j=i+1;j<total_instruction;j+) if(plpagej.pfn!=INVALID) distpagej=d; d+; max=-1; for(j=0;j<total_vp;j+) if(max<distj) max=distj; maxpage=j; freepf_head=&pfcp

20、lmaxpage.pfn; freepf_head->next=null; plmaxpage.pfn=INVALID; plpagei.pfn=freepf_head->pfn; freepf_head=freepf_head->next; printf("OPT:%6.4f",1-(float)diseffect/320); void LFU(total_pf) /*LFU*/int total_pf;int i,j,min,minpage;pfc_type * t;initialize(total_pf);for(i=0;i<total_instruction;i+)if(plpagei.pfn=INVALID) diseffect+;if(freepf_head=null) min=32767; for(j=0;j<total_vp;j+) if(min>plj.counter&&plj.pfn!=INVALID) m