模拟页面置换算法操作系统课程设计.docx

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模拟页面置换算法操作系统课程设计

安徽大学江淮学院

《操作系统课程设计报告》

专业：

网络工程

班级：

网络工程班

姓名：

夏晨

指导教师：

江东

学号：

JW104031

二零一二年六月十五日

目录

1.课程设计目的……………………………………………………2

2.课程设计题目描述和要求………………………………………3

3.课程设计内容……………………………………………………3

3.1页面置换原理描述………………………………………………3

3.2模拟页面置换算法的代码……………………………………6

4.课程设计实验总结………………………………………………8

5.参考文献…………………………………………………………9

Clock页面置换算法

1.课程设计目的

本实验主要对操作系统中应用的一些关键算法进行模拟。

学生通过设计与实现相关算法，能够加强对相应理论的理解，并对了解操作系统内部的基本处理原理与过程也有很多益处。

2.课程设计题目描述和要求

基本要求：

描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。

1）初始化：

输入作业可占用的总页框数，初始化置空。

2）输入请求序列：

输入一个作业页号访问请求序列，依次占用相应页框，直至全部占用；

3）Clock算法：

当页框全部占用后，对于后续新的页号访问请求，执行Clock算法，淘汰1个页面后装入新的页号。

4）显示当前分配淘汰序列：

显示淘汰的页号序列。

3.课程设计内容

3.1页面置换原理描述

在采用请求分页机制的操作系统中，当运行一个程序的时候，若要访问的页面不在内存中而需要把它们调入内存，但此时内存已无空闲空间，为了保证该进程能正常运行，需选择内存中暂时不用的页面调出到磁盘交换区。

选择调出哪个页面，由页面算法决定。

页面置换算法的好坏，直接影响系统的性能，所以一个好的页面置换算法，应尽可能选择调出较长时间内不会再访问的页面，以保证较低的缺页率。

改进型的Clock算法的思想：

在将一个页面换出时，如果该页已被修改过，便须将它重新写到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它拷回磁盘。

同时满足这两条件的页面作为首先淘汰的页。

由访问位A和修改位M可以组合成下面四种类型的页面：

1类（A=0，M=0）：

表示该页最近既未被访问、又未被修改，是最佳淘汰页。

2类（A=0，M=1）：

表示该页最近未被访问，但已被修改，并不是很好的淘汰页。

3类（A=1，M=0）：

最近已被访问，但未被修改，该页有可能再被访问。

4类（A=1，M=1）：

最近已被访问且被修改，该页有可能再被访问。

在内存中的每个页必定是这四类页面之一，在进行页面置换时，可采用与简单Clock算法相类似的算法，其差别在于须同时检查访问位和修改位，以确定该页是四类页面中的哪一种。

此算法称为改进型Clock算法。

其执行过程可分成以下三步：

（1）从指针所指示的当前位置开始，扫描循环队列，寻找A=0且M=0的第一类页面，将所遇到的第一个页面作为所选中的淘汰页。

在第一次扫描期间不改变访问位A。

（2）如果第一步失败，即查找一周后未遇到第一类页面，则开始第二轮扫描，寻找A=0且M=1的第二类页面，将所遇到的第一个这类页面作为淘汰页。

在第二轮扫描期间，将所有经过的页面的访问位置0。

（3）如果第二步也失败，即未找到第二类页面，则将指针返回到开始的位置，并将所有的访问位复0。

然后，重复第一步，如果仍失败，必要时再重复第二步，此时就一定能够找到被淘汰的页。

3.2流程图实现

3.2模拟页面置换算法的代码

（1）定义页面表的数据结构，它包括页号（info）,访问位（A），修改标志（M）和指针4个属性。

代码如下：

templateclassNode//结点类模板，不同数据类型，编译时生成不同的类

{public:

Tinfo;//定义三个变量

intA;//访问页变量，引用位的值

intM;//修改页变量，引用位的值

Node*link;//定义类的基地址

};

（2）通过界面接收的页面数（K），在主程序中先对K个页面通过调用方法Insertrear（Tdata）进行初始化，代码如下：

while

（1）

{if（n

{cout<<"请输入要访问的页面号：

"<

cin>>num;

cout<

www->Insertrear（num）;

n++;

}

}

（3）初始化页面之后会提示是否对内存中存在的页面进行修改，选择Y，就会调用方法change（）,并对你选择的页面的修改标志（M）进行修改，把它改为1（说明该页面已被修改过了）。

选择N，就会提示你“请输入访问的页面号”，当你输入一个页面号：

a、通过调用方法find0（Tdata）判断你输入的页面号是否跟内存中存在的页面号是否相同，如果相同，通过调用方法tihuan（Node*p,Tdata）来进行置换页面。

代码如下：

find0（Tdata）

{Node*tempb;

tempb=head->link;

while（tempb!

=head）

{if（tempb->info==data）

returntempb;

tempb=tempb->link;

}

returnNULL;

}

b、如果不是相同的两个页面，通过调用find1（Tdata）来寻找内存中是否存在访问位为0，修改标志为0的页号，如果找到了，通过调用方法tihuan（Node*p,Tdata）来进行置换页面。

如果没有找到就调用find2（Tdata）来进行第二次扫描，并把扫描过的页面的访问为改为1。

如果在内存中找到访问为为0，修改标志为1的页号，通过调用方法tihuan（Node*p,Tdata）来进行置换页面，否则，继续循环find1（Tdata）的查找直到置换为止。

代码如下：

第一次扫描：

find1（Tdata）

{

Node*tempb;

tempb=head->link;

while（tempb!

=head）

{

if（tempb->A==0&&tempb->M==0）

returntempb;

tempb=tempb->link;

}

returnNULL;

}

第二次扫描：

find2（Tdata）

{

Node*tempb;

tempb=head->link;

while（tempb!

=head）

{

if（tempb->A==0&&tempb->M==1）

returntempb;

tempb->A=0;

tempb=tempb->link;

}

returnNULL;

}

找到内存中存在访问位为0，修改标志为0的页号，如下：

页号访问位修改标志

210

311

110

找到内存中存在访问为0，修改标志为1的页号，如下：

页号访问位修改标志

501

711

1411

请输入要访问的页面号

12

找到内存访问位为0，修改位为1的页号，修改后：

页号访问位修改标志

1210

711

1411

四、实验总结

通过这几周的课程设计,加深了对操作系统的认识,了解了操作系统中各种资源分配算法的实现,特别是对虚拟存储,页面置换有了深入的了解,并能够用高级语言进行模拟演示。

在这短短的几周时间里，通过浏览、阅读有关的资料，学到了很多东西，同时也发现仅仅书本的知识是远远不够的，需要把知识运用到实践中去，能力才能得到提高。

不仅提高对操作系统的了解，这次的课程设计也使自己的C编程能力加强了不少。

一分耕耘，一分收获，这次的课程设计让我受益匪浅。

虽然自己所做的很少也不够完善，但毕竟也是努力的结果。

另外，使我体会最深的是：

任何一门知识的掌握，仅靠学习理论知识是远远不够的，要与实际动手操作相结合才能达到功效。

5参考文献

[1]谭浩强.C语言程序设计.第三版清华大学出版社

[2]严蔚敏。

数据结构（C语言版）清华大学出版社

[3]汤小丹.系统.西安电子科技大学出版社

[4]周峰，周艳.计算机操作系统原理教程郁实训.北京大学出版社