模擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理-操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(共15頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、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)

2、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

3、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

4、算法？這些在下圖中都未一一實(shí)現(xiàn)。=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)中最遠(yuǎn)出現(xiàn)的頁(yè)面或再也不出現(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，本人負(fù)責(zé)OPT，流程圖如下所示：NNYY開(kāi)始輸入內(nèi)存中分配頁(yè)數(shù)NY還有請(qǐng)求訪問(wèn)頁(yè)？?jī)?nèi)存

5、中是否已存在？直接復(fù)制前一列內(nèi)容內(nèi)存有空頁(yè)？直接插入替換內(nèi)存中將來(lái)不出現(xiàn)或離當(dāng)前最遠(yuǎn)的頁(yè)輸出全部頁(yè)面變化情況結(jié)束據(jù)第一個(gè)訪問(wèn)頁(yè)初始化第一列值圖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)int 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,flag3; /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

6、種置換算法中只列出本人負(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;/i為for循環(huán)控制語(yǔ)句，pos為位置變量，flag標(biāo)志變量while(1)flag1=flag2=0;for(i=0;i<length;i+)/訪問(wèn)串遍歷if(!search(orderi)/查詢要訪問(wèn)的頁(yè)是否在內(nèi)存中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);/初始pos數(shù)組memset(flag,0,sizeof(flag

7、);/初始flag數(shù)組int j,k;for( j=i;j<length;j+)/找當(dāng)前頁(yè)中的值在將來(lái)訪問(wèn)串中對(duì)應(yīng)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=orde

8、ri;else /還有空頁(yè),直接調(diào)入內(nèi)存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;retur

9、n 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(" 選擇所要操作:");scanf("%d",&m);if(m=1) flag1=1;

10、/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)相同的情況下，所得到的命中率也不同。圖5.3不同

11、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)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LRU算法在不同內(nèi)存容量下的命中率。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)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)

12、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?；厥走@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！附錄所有源程序代碼如下：#include<iostream>#include<stdlib.h>using namespace st

13、d;int length,num_page,count,seed;int result2030,order30,a10;int pos1,flag1,flag2,flag3;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

14、<length;i+)/cin>>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

15、<<endl;for( i=0;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<<"缺頁(yè)率："<<count<<"/"<<

16、;length;printf("=%.1lf",(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"); pri

17、ntf(" 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

18、;void 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=' 

19、9;for(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;

20、j<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+)

21、resultji=aj;again(); /再操作 if(flag1=0&&flag2=0)break;void opt() /理想型int i,pos10,flag10;while(1)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<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)則跳出，替換該值max_pos=k;break;else if(max<posk)max=posk;max_