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
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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
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