使用最近未使用页淘汰NRU算法模拟实现页淘汰进程Word格式文档下载.docx
《使用最近未使用页淘汰NRU算法模拟实现页淘汰进程Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《使用最近未使用页淘汰NRU算法模拟实现页淘汰进程Word格式文档下载.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
这种清除过程类似于时针在时钟面上的运行故NRU算法又称为时钟(clock)算法。
1.2简要介绍设计环境、设计工具
利用VC++6.0/TC3.0在Dos/Windows平台使用最近未使用页淘汰(NRU)算法模拟实现页淘汰进程
二.设计思路和总体流程图
2.1基本思路
以命令行方式运行程序,调用read()函数读入页面请求队列,按照页面请求队列的先后顺序逐个处理请求页面。
调用nru()函数通过nru算法选择要淘汰的页面,将其淘汰,调入申请页面,输出相关结果的信息。
2.2数据文件格式说明
第一行为工作集大小(wnum)
第二行为申请页面的总数(pnum);
第三行为页号(pagenum),修改位(mbit)中间用"|"符号隔开;
其余为一个页面请求队列,各行两数分别表示页面申请页号和修改位,程序按请求的先后顺序处理申请页。
用户可根据需要任意修改工作集大小,申请页面的总数,页面请求队列。
文件样例如下:
wnum:
3
pnum:
10
pagenum|mbit
11
20
31
51
30
61
40
21
71
2.3数据结构定义
⑴定义页面请求队列Page
typedefstruct
{intpagenum;
//页面号
intmbit;
//修改位
}Page;
⑵定义工作集Wspace
{intpageno;
//页面号
intrbit;
//访问位
//修改位
intstatus;
//该页的标志位,表示是否被占用
}Wspace;
⑶其他
intpnum;
//申请页面的总数
intwnum;
//工作集大小
intb[4];
//标志位数组,四个数组元素分别表示工作集内是否存在访问位、修改位分别为00,01,10,11的页面,初始值为0,当存在时置1
2.4总体流程图
图1.程序总体流程图
2.5根据总体流程图进行模块分割、模块功能说明
本程序共分成2个模块:
⑴文件读入模块:
主要用于读入文件信息,并将文件的内容全部输出,检验读入是否正确。
此模块通过调用read()函数实现。
⑵主体函数模块:
实现nru算法,这是本课程设计的主体模块,通过调用nru()函数实现。
调入每个申请页,当工作集满时运用nru算法选择要淘汰的页面,将其淘汰。
nru()函数中包括两个子函数print(),callin()
●print()函数:
信息输出,主要用于输出相关的结果信息,包括申请页面的页面号、修改位,工作集中的各页页面号、访问位、修改位。
在程序处理完一页后调用此函数,使用户能清楚的了解处理完一个申请页面后工作集的内容。
●callin()函数:
调入申请页,主要完成四个操作:
申请页面调入;
访问位置1,表示被访问;
根据请求页面的修改位修改工作集页面的修改位;
状态位置1,表示该页已经被占用。
该函数在三种情形下可调用①工作集存在空闲页,调入申请页时;
②申请页已在工作集中,修改访问位和修改位时;
③工作集满时,需淘汰工作集内的页面,调入申请页时。
三.算法的实现
3.1模块流程图及算法实现
1.文件读入模块
通过read()函数实现。
read()函数流程图如下:
图2.read()函数流程图
具体的程序代码如下:
voidread(intargc,char*argv[],Page**page,int*pnum,int*wnum,Wspace**wspace)
{FILE*file;
chartemp[80];
inti;
if(argc!
=2)exit(0);
if((file=fopen(argv[1],"
r"
))==NULL)
{
printf("
readfilefailed\n"
);
exit(0);
}
fscanf(file,"
%5s%d"
temp,wnum);
temp,pnum);
%s"
temp);
*wspace=(Wspace*)malloc(sizeof(Wspace)**wnum);
*page=(Page*)malloc(sizeof(Page)**pnum);
for(i=0;
i<
*wnum;
i++)
{(*wspace)[i].pageno=0;
(*wspace)[i].rbit=0;
(*wspace)[i].mbit=0;
(*wspace)[i].status=0;
}
//遍历工作集各页,将各页的页面号,访问位,修改位,状态位置0
%d\n"
*wnum);
*pnum);
pagenummbit\n"
*pnum;
{fscanf(file,"
%d%d"
&
((*page)+i)->
pagenum,&
mbit);
%d%d\n"
((*page)+i)->
pagenum,((*page)+i)->
}
fclose(file);
2.主体函数模块,通过nru()函数实现,该函数可分为三部分
图3nru()函数流程图
(1)第一步,查找申请页面是否已在工作集内,若是则将该页的访问位置1,修改修改位,输出相关信息,处理下一页。
(2)若申请页不在工作集,则进入第二步:
查找工作集是否存在空闲页,若是则调入该申请页,访问位置1,修改修改位,输出相关信息,处理下一页。
(3)若工作集不存在空页,则进入第三步:
运用NRU算法选择需要淘汰的页面,将其淘汰,调入申请页,具体的做法是:
①定义数组b[4],每个数组元素表示一个标志位,初始值均为0。
遍历工作集,如果存在访问位、修改位为00,01,10,11的页面,对应地分别将数组的b[0]、b[1]、b[2]、b[3]置1。
此时,因为申请页面不在工作集,工作集也不存在空闲页面,因此,b数组肯定有一个元素为1。
②如果b[0]为1,查找第一个访问位、修改位分别为00的页面,
将其淘汰,调入申请页,访问位置1,遍历工作集各页,将各页的访问位置0,转第③步;
若b[0]为0,则判断:
如果b[1]为1,查找第一个访问位、修改位分别为01的页面,将其淘汰,调入申请页,访问位置1,遍历工作集各页,将各页的访问位置0,转第③步;
若b[1]为0,则判断:
如果b[2]为1,查找第一个访问位、修改位分别为10的页面,将其淘汰,调入申请页,访问位置1,遍历工作集各页,将各页的访问位置0,转第③步;
若b[2]也为0,证明b[3]一定为1,此时工作集内各页访问位、修改位均为11,可任意淘汰一页,将其淘汰。
现选择淘汰第0页,调入申请页,遍历工作集各页,将各页的访问位置0,转第③步。
③每处理完一页即调用print()函数,将申请页面的页面号、修改位,工作集中的各页面号、访问位、修改位输出,处理下一个申请页。
(4)所有的页面申请页都处理完毕,函数结束,返回。
voidnru(Page*page,Wspace*wspace,intpnum,intwnum,intb[4])
{inti,j,m,n,k;
for(j=0;
j<
pnum;
j++)
//j表示申请页面的序号,处理完一次,j自动加1,直至申请页面全部处理完毕
{
for(m=0;
m<
wnum;
m++)
if(wspace[m].pageno==(page+j)->
pagenum)break;
//查找申请页是否在工作集
if(m<
wnum)
callin(page,wspace,m,j);
print(page,wspace,j,wnum);
//若在工作集,则将该页调入至此,访问位置1,并输出相关信息
else
{for(k=0;
k<
k++)
if(wspace[k].status==0)break;
//查找工作集是否存在空闲页
if(k<
wnum)
callin(page,wspace,k,j);
print(page,wspace,j,wnum);
}
//若存在空闲页,则将该页调入至此,访问位置1,并输出相关信息
else
4;
i++)b[i]=0;
//b数组各元素赋初始值为0
{if(wspace[m].rbit==0&
&
wspace[m].mbit==0)b[0]=1;
//工作集存在访问位、修改位分别为00的页面时,b[0]置1
if(wspace[m].rbit==0&
wspace[m].mbit==1)b[1]=1;
//工作集存在访问位、修改位分别为01的页面时,b[1]置1
if(wspace[m].rbit==1&
wspace[m].mbit==0)b[2]=1;
//工作集存在访问位、修改位分别为10的页面时,b[2]置1
wspace[m].mbit==1)b[3]=1;
//工作集存在访问位、修改位分别为11的页面时,b[3]置1
if(b[0]==1)
{
for(n=0;
n<
n++)
if(wspace[n].rbit==0&
wspace[n].mbit==0)break;
callin(page,wspace,n,j);
//如果b[0]=1,查找第一个访问位和修改位为00的页面,调入申请页至此
for(n=0;
n++)wspace[n].rbit=0;
//遍历工作集,将各页访问位置0
//输出相关信息
}
elseif(b[1]==1)
wspace[n].mbit==1)break;
//如果b[1]=1,查找第一个访问位和修改位为01的页面,调入申请页至此
print(page,wspace,j,wnum);
elseif(b[2]==1)
for(n=0;
if(wspace[n].rbit==1&
//如果b[2]=1,查找第一个访问位和修改位为10的页面,调入申请页至此
callin(page,wspace,0,j);
//调入申请页至工作集的第0页
\n"
3.2程序编译及使用说明
编译说明:
程序在c++或c语言环境下编译实现。
使用说明:
在Dos环境下实现结果的显示。
开始→程序→MS-DOS方式→输入程序名(及其所在路径)与参数来启动程序,例如程序hnru.cpp和数据文件hnru.txt存放在F:
\1中,编译完成后可在F:
\1\debug产生可执行文件hnru.exe,进入MS-DOS方式后可输入F:
\1\debug\hnru.exef:
\1\hnru.txt,回车即可运行程序,显示运行结果。
四.结论
本设计使用最近未使用页淘汰(NRU)算法模拟实现页淘汰进程,基本达到老师的要求,程序可处理任一页面请求对列,初始化工作集,并在工作集满的时候使用NRU算法选择淘汰的页面,调入新的申请页,输出结果信息。
用户可根据自己的需求,在数据文件内任意修改工作集大小,页面请求队列,运行程序,清楚的了解工作集的内容,包括页面号、访问位、修改位,加深对NRU算法的理解。
但本算法存在一定的缺陷,比如,未能处理好当若干个页面的访问位和修改位相同时,算法淘汰哪个页面更为合理的问题。
这个问题曾经考虑过,但因某种原因未能实现。
在设计过程中,因为挺久未使用C语言编程,运用起来有点生疏,导致代码的质量不高,可读性降低。
刚开始设计时,对老师的要求没有明确,耽误了一段较长的时间,又花了相当长的时间写文档。
通过课程设计,感觉到理论和实践的差距,理论上学得再好,都不如动手参与实践,想和做是截然不同的。
以后要加强理论的实践,多动手做点东西。
通过设计文档的编写,感觉到做事的严谨性和自己表达能力的不足,做的出来却并不一定能准确地表达出来。
大学只剩下短短的一年,这次的课程设计给我挺多感触,一个简简单单的程序却做了那么久,以后要珍惜时间,学好课内的知识,多学些课外的知识。
五.参考资料
[1]孟静,操作系统教程,高等教育出版社
[2]潭浩强,《C程序设计语言》,清华大学出版社