操作系统课程设计.docx
《操作系统课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《操作系统课程设计.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
操作系统课程设计
枣庄学院
信息科学与工程学院
课程设计任务书
题目:
页面置换算法
学号:
姓名:
专业:
课程:
指导教师:
职称:
完成时间:
2012年5月----2012年6月
枣庄学院信息科学与工程学院制
课程设计任务书及成绩评定
课程设计的任务和具体要求:
课程设计的任务:
用所学方法设计页面置换算法
课程设计的具体要求:
(1)分析设计法案,给出解决方案;
(2)对程序有详细的设计说明;
(3)画出流程图;
(4)设计的心得体会
指导教师签字:
日期:
指导教师评语:
成绩:
指导教师签字:
日期:
课程设计所需软件、硬件等
硬件CPU:
IntelT2080D-0内存:
2G硬盘空间:
320G
软件操作系统:
WindowsXPLinux虚拟机
课程设计进度计划
起至日期
工作内容
备注
2012.5.1-2012.5.7
2012.5.8-2012.5.15
2012.5.16-2012.5.31
2012.6.1-2012.6.10
确定课题并搜集资料
设计方案练习编写程序
程序设计
系统测试并写设计说明书
参考文献、资料索引
序号
文献、资料名称
编著者
出版单位
[1]李善平等.Linux内核2.4版源代码分析大全.北京:
机械工业出版社,2002.1
[2]陈莉君.深入分析Linux内核源代码.北京:
人民邮电出版社,2002.8
[3]陈向群编著.操作系统教程.北京:
北京大学出版社,2007.01
[4]罗宇等编著.操作系统课程设计.北京:
机械工业出版社,2005.9
[5]GaryNutt.Linux操作系统内核实习.北京:
机械工业出版社,2002.1
摘要
在地址映射过程中,若在页面中发现所要访问的页面不再内存中,则产生缺页中断。
当发生缺页中断时操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存,以便为即将调入的页面让出空间。
而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。
在进程运行过程中,若其所要访问的页面不在内存需把它们调入内存,但内存已无空闲空间时,为了保证该进程能正常运行,系统必须从内存中调出一页程序或数据,送磁盘的对换区中。
但应将哪个页面调出,所以需要根据一定的算法来确定。
常用的算法有先进先出置换算法(FIFO),最近最久未使用置换算法(LRU)和最佳置换算法(OPT),该设计是在VC++6.0环境下分别用LRU和FIFO来实现页面置换算法的模拟程序,并测试。
关键词:
操作系统;页面置换算法模拟;进程调度;FIFO;LRU
目录
第1章课题背景1
1.1关于页面置换算法1
1.1.1页面置换算法及其分类1
1.1.2关于页面置换算法模拟程序问题的产生1
1.2.相关知识2
1.2.1虚拟存储器的引入2
1.2.2虚拟存储器的定义2
1.2.3虚拟存储器的实现方式2
1.2.4页面分配2
第2章设计简介及设计方案论述3
2.1程序运行平台3
2.2.设计思想3
2.3总体实验流程图4
第3章实验程序5
3.1FIFO算法5
3.2LRU算法6
第4章实验结果8
4.1FIFO(四内存块)8
4.2LRU(五内存块)8
总结9
参考文献10
第1章课题背景
1.1关于页面置换算法
1.1.1页面置换算法及其分类
在地址映射过程中,若在页面中发现所要访问的页面不再内存中,则产生缺页中断。
当发生缺页中断时操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存,以便为即将调入的页面让出空间。
而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。
常见的置换算法有:
1.最佳置换算法(OPT)(理想置换算法)
2.先进现出置换算法(FIFO):
3.最近最久未使用(LRU)算法
4.Clock置换算法(LRU算法的近似实现)
5.最少使用(LFU)置换算法
6.页面缓冲置换算法
1.1.2关于页面置换算法模拟程序问题的产生
在各种存储器管理方式中,有一个共同的特点,即它们都要求将一个作业全部装入内存方能运行,但是有两种情况:
(1)有的作业很大,不能全部装入内存,致使作业无法运行;
(2)有大量作业要求运行,但内存容量不足以容纳所有这些作业。
而虚拟内存技术正式从逻辑上扩充内存容量,将会解决以上两个问题。
从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中,通常,把选择换出的页面的算法称为页面置换算法(Page-ReplacementAlgorithms)。
进而页面置换算法模拟程序能客观的将其工作原理展现在我们面前。
1.2.相关知识
1.2.1虚拟存储器的引入
局部性原理:
程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分;相应的,它所访问的存储空间也局限于某个区域,它主要表现在以下两个方面:
时间局限性和空间局限性。
1.2.2虚拟存储器的定义
虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。
1.2.3虚拟存储器的实现方式
分页请求系统,它是在分页系统的基础上,增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式虚拟存储系统。
请求分段系统,它是在分段系统的基础上,增加了请求调段及分段置换功能后,所形成的段式虚拟存储系统。
1.2.4页面分配
平均分配算法,是将系统中所有可供分配的物理块,平均分配给各个进程。
按比例分配算法,根据进程的大小按比例分配物理块。
考虑优先的分配算法,把内存中可供分配的所有物理块分成两部分:
一部分按比例地分配给各进程;另一部分则根据个进程的优先权,适当的增加其相应份额后,分配给各进程。
第2章设计简介及设计方案论述
2.1程序运行平台
VC++6.0
具体操作如下:
在VC++6.0的环境下准备用时钟函数调用库函数(#include)、取时钟时间并存入t调用库函数(t=time(NULL))、用时间t初始化随机数发生器调用库函数(srand(t)返回一个1~10之间的随机数(x=rand()%10+1)。
编写三种算法。
2.2.设计思想
选择置换算法,先输入所有页面号,为系统分配物理块,依次进行置换:
OPT基本思想:
是用一维数组page[pSIZE]存储页面号序列,memery[mSIZE]是存储装入物理块中的页面。
数组next[mSIZE]记录物理块中对应页面的最后访问时间。
每当发生缺页时,就从物理块中找出最后访问时间最大的页面,调出该页,换入所缺的页面。
【特别声明】
若物理块中的页面都不再使用,则每次都置换物理块中第一个位置的页面。
FIFO基本思想:
是用队列存储内存中的页面,队列的特点是先进先出,与该算法是一致的,所以每当发生缺页时,就从队头删除一页,而从队尾加入缺页。
或者借助辅助数组time[mSIZE]记录物理块中对应页面的进入时间,每次需要置换时换出进入时间最小的页面。
LRU基本思想:
是用一维数组page[pSIZE]存储页面号序列,memery[mSIZE]是存储装入物理块中的页面。
数组flag[10]标记页面的访问时间。
每当使用页面时,刷新访问时间。
发生缺页时,就从物理块中页面标记最小的一页,调出该页,换入所缺的页面。
2.3总体实验流程图
如图2-1所示:
图2-1程序流程图
第3章实验程序
3.1FIFO算法
#include"stdio.h"
#definen20
#definem4
voidmain()
{
intym[n],i,j,q,mem[m]={0},table[m][n];
charflag,f[n];
printf("请输入页面访问序列\n");
for(i=0;iscanf("%d",&ym[i]);
printf("\n");
for(i=0;i{
q=0;
while((ym[i]!
=mem[q])&&(q!
=m))q++;
if(q==m)flag='*';//缺页,则置标志flag为‘*’
elseflag='';
if(flag=='*')
{
for(j=m-1;j>0;j--)//淘汰最先调入的页面调入当前访问的
mem[j]=mem[j-1];
mem[0]=ym[i];
}
for(j=0;jtable[j][i]=mem[j];
f[i]=flag;
}
printf("输出结果为下表(0代表为空,*代表有缺页):
\n");
for(i=0;i{
for(j=0;jprintf("%3d",table[i][j]);
printf("\n");
}
for(i=0;iprintf("%3c",f[i]);
}
3.2LRU算法
#include"stdio.h"
#definen20
#definem5
voidmain()
{
intym[n],i,j,q,mem[m]={0},table[m][n];
charflag,f[n];
printf("请输入页面访问序列\n");
for(i=0;iscanf("%d",&ym[i]);
printf("\n");
for(i=0;i{
q=0;
while((ym[i]!
=mem[q])&&(q!
=m))q++;
if(q==m)flag='*';//缺页,则置标志flag为‘*’
elseflag='';
for(j=q;j>0;j--)
mem[j]=mem[j-1];
mem[0]=ym[i];
for(j=0;jtable[j][i]=mem[j];
f[i]=flag;
}
printf("输出结果为下表(0代表为空,*代表有缺页):
\n");
for(i=0;i{
for(j=0;jprintf("%3d",table[i][j]);
printf("\n");
}
for(i=0;iprintf("%3c",f[i]);
}
第4章实验结果
4.1FIFO(四内存块)如图4-1所示:
图4-1四块内存图
4.2LRU(五内存块)如图4-2所示:
图4-2五块内存图
总结
通过对页面置换算法模拟程序的程序设计,让我对虚拟页式存储管理有了更深的了解。
刚开始拿到这个题目觉得很难,不知道该怎么下手,因为是自己第一次用C语言编写操作系统程序。
但是搞懂了页面置换的思想以后,对编程就有了一定的思路。
经过几天的编写,程序也终于写出来啊。
但是却遇到了许多困难,程序的调试也出现了许多的错误。
但是经过几次上机操作,在老师的指导和帮助下,程序最终还是完成了。
通过这次的程序设计,让我对C语言有了更深一步的了解和认识,编程能力也有了提高,我认到学好计算机要重视实践操作,只有真正动手了才知道自己还有那些不足之处。
参考文献
[1]李善平等.Linux内核2.4版源代码分析大全.北京:
机械工业出版社,2002.1
[2]陈莉君.深入分析Linux内核源代码.北京:
人民邮电出版社,2002.8
[3]陈向群编著.操作系统教程.北京:
北京大学出版社,2007.01
[4]罗宇等编著.操作系统课程设计.北京:
机械工业出版社,2005.9
[5]GaryNutt.Linux操作系统内核实习.北京:
机械工业出版社,2002.1