合工大页面置换算法操作系统课程设计报告Word文档下载推荐.doc
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2.关键代码 8
五、设计结果 22
六、设计体会 24
七、附录 24
一、设计题目
第15题：
1.建立相应的数据结构；
2.在屏幕上显示页面的状况；
3.时间的流逝可以用下面几种方法模拟：
（a）按键盘，每按一次可以认为过一个时间单位；
（b）相应WM_TIMER；
4.将一批页的置换情况存入磁盘文件，以后可以读出并重放；
5.计算页面的缺页次数、缺页后的页面置换次数；
6.支持算法：
FIFO、LRU、最佳置换算法。
二、开发环境与工具
开发环境：
Windows
开发工具：
VC6.0、Eclipse
三、设计原理
1.最佳（Optimal）置换算法
最佳置换算法是由Belady于1966年提出的一种理论上的算法。
其所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或是在未来最长时间内不再被访问的页面。
采用最佳置换算法通常可以保证获得最低的缺页率，但由于人们目前还无法预知，一个进程在内存的若干个页面中，哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法是无法实现的，但可以用该算法去评价其他算法。
现举例说明如下：
假定系统为某进程分配了三个物理快，并考虑有以下的页面号引用串：
7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1
进程运行时，先将7,0,1三个页面放入内存。
以后，当进程要访问页面2时，将会产生缺页中断。
此时OS根据最佳置换算法将将选择页面7予以淘汰。
这是因为页面0将作为第5个被访问的页面，页面1是第14个被访问的页面，而页面7则要在第18次页面访问是才需调入。
下次访问页面0时，因它已在内存而不必产生缺页中断。
当进程访问页面3时，又讲引起页面1被淘汰；
因为它在现在的1,2,0三个页面中，将是以后最晚才被访问的。
图1示出了采用最佳置换算法时的置换图。
由图可以看出，采用最佳置换算法发生了6次页面置换。
页面号
7
1
2
3
4
物理快1
物理快2
物理快3
2.先进先出（FIFO）页面置换算法
FIFO算法是最早出现的置换算法，该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最长的页面予以淘汰。
该算法实现简单，只需要把已经调入内存的页面按先后次序排成一个队列，当发生缺页时，将队首页面出队，再将找到的页面入队，这样就完成了页面置换的任务。
以书上的为例有如下表格：
7 0 1 2 0 3 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0
但该算法与程序的运行规律不相适应，它忽视了程序运行的局部性原理。
有可能造成需要访问的页面经常性的被置换。
3.最近最久未使用（LRU）页面置换算法
FIFO算法性能较差，它是根据页面进入的先后次序进行置换，并不能反映页面的使用情况。
最近最久未使用（LRU）算法的基本思想是利用“最近的过去”来预测“最近的未来”，这个也是根据程序运行的局部性原理。
由于最佳置换算法只有理论价值，实际系统中是无法使用的，所以就利用最近的过去来预测未来。
该算法每访问一个字段，记录一个自上次以来被访问以来所经历的时间t。
当需要淘汰一个页面时，选择所有页面中t值最大的，即最近最久未使用的页面予以置换。
以书上为例，有如下表格：
四、重要算法
1.算法流程图
FIFO算法流程图：
Y
i++
把p[i]的内容直接装入最上面一个空内存块，i++
把page[]中最先装入的页面置换出去.i++
Page[]是否有空
当前p[]中第i个元素是否已在内存中
页面走向存入数组p[]中，内存块用page[]表示初始化为0
开始
N
输出当前内存块状态
结束
LRU算法流程图：
开始
当前p[]中第i个元素是否已在内存
把page[]中最近最久未使用的页面置换出去.i++
OPT算法流程图：
结束
把page[]中以后一段时间都不使用或是使用时间离现在最远的换出.i++
2.关键代码
1.FIFO算法代码：
publicclassFIFOControl{
//privateint[]num={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};
//使用无参构造函数
privateint[]num=newint[50];
privateintnumLength;
privateint[]pg=newint[10];
privateint[]timepg=newint[10];
privateintPageNum;
publicint[][]store;
FIFOControl（）
{
this.PageNum=3;
numLength=20;
int[]numtemp={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};
for（inti=0;
i<
numLength;
i++）
{
num[i]=numtemp[i];
}
for（inti=0;
10;
i++）
pg[i]=-1;
timepg[i]=1;
store=newint[numLength][PageNum+1];
for（inti=1;
PageNum+1;
for（intj=0;
j<
j++）
{
store[j][i]=-1;
}
for（intk=0;
k<
k++）
store[k][0]=0;
}
FIFOControl（intnump,int[]n,intnlength）//参数：
1.物理块数2.页面序列号3.页面序列号数组长度meiyong
this.PageNum=nump;
numLength=nlength;
for（intj=0;
nlength;
j++）
num[j]=n[j];
privatebooleancheckInPage（int[]p,intplength,intkeynum）
for（intjj=0;
jj<
plength;
jj++）
timepg[jj]++;
if（keynum==p[j]）
returntrue;
returnfalse;
privatevoidcaculate（）
//将物理页框装满
inttimer=0;
//横着的指针
PageNum;
pg[i]=num[i];
i;
j++）//加时间
timepg[j]++;
for（intjj=0;
jj++）//数据放到store中去
store[timer][jj+1]=pg[jj];
}
timer++;
//把后面的数据按先进先出的顺序放到物理块中
for（inti=PageNum;
if（checkIn
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