操作系统课程设计页面置换算法C语言07010复习进程.docx
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操作系统课程设计页面置换算法C语言07010复习进程
操作系统课程设计-页
面置换算法C语言
07010
页面置换算法的演示
1.题目要求：
设计一个虚拟存储区和内存工作区，编程序演示下述算法的具体实现过
程，并计算访问命中率：
要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现
1）最佳置换算法（OPT）:
将以后永不使用的或许是在最长（未来）时间内不再
被访问的页面换出。
2）先进先出算法（FIFO）:
淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留
时间最久的页面予以淘汰。
3）最近最久未使用算法（LRU）:
淘汰最近最久未被使用的页面。
4）最不经常使用算法（LFU）
2.实验目的：
1、用C语言编写OPT、FIFO、LRU，LFU四种置换算法
2、熟悉内存分页管理策略。
3、了解页面置换的算法。
4、掌握一般常用的调度算法。
5、根据方案使算法得以模拟实现。
6、锻炼知识的运用能力和实践能力。
3.相关知识：
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。
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。
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。
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。
5.页面置换算法：
常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA等。
4.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。
五.流程图:
如下页所示
6.源代码:
如下页所示【使用C语言】
#include
#include
/*全局变量*/intmSIZE;/*物理块数*/
intpSIZE;/*页面号引用串个数*/
staticintmemery[10]={0};/*物理块中的页号*/
staticintpage[100]={0};/*页面号引用串*/
staticinttemp[100][10]={0};/*辅助数组*/
/*置换算法函数*/
voidFIFO（）;
voidLRU（）;
voidOPT（）;
/*辅助函数*/
voidprint（unsignedintt）;
voiddesignBy（）;
voiddownload（）;
voidmDelay（unsignedintDelay）;
/*主函数*/
voidmain（）
{
inti,k,code;
system（"color0A"）;
designBy（）;
printf（"|请按任意键进行初始化操作…I\n"）;
\n"）;
printf（"1
printf（">>>"）;
getch（）;
system（"cls"）;
system（"colorOB"）;
printf（"请输入物理块的个数（M<=10）:
"）;
scanf（"%d",&mSIZE）;
printf（"请输入页面号引用串的个数（P<=100）:
"）;
scanf（"%d",&pSIZE）;
puts（"请依次输入页面号引用串（连续输入，无需隔开）:
"）;
for（i=0;ivpSIZE;i++）
scanf（"%1d",&page[i]）;
download（）;
system（"cls"）;
system（"color0E"）;
do{
puts（"输入的页面号引用串为：
"）;
for（k=0;k<=（pSIZE-1）/20;k++）
{
for（i=20*k;（i{
if（（（i+1）%20==0）||（（（i+1）%20）&&（i==pSIZE-1）））printf（"%d\n",page[i]）;
else
printf（"%d",page[i]）;
}
}
printf（"***********************\n"）・
printf（"*请选择页面置换算法：
\t\t\t*\n"）;
printf（"**\n"）;
printf（"*1.先进先出（FIFO）2.最近最久未使用（LRU）*\n"）;
printf（"*3.最佳（OPT）4.退出*\n"）;
printf（"***********************\n"）・
printf（"请选择操作：
[]\b\b"）;
scanf（"%d",&code）;
switch（code）
{
case1:
FIFO（）;
break;
case2:
LRU（）;
break;
case3:
OPT（）;
break;
case4:
system（"cls"）;
system（"colorOA"）;
designBy（）;/*显示设计者信息后退出*/
printf（"|谢谢使用页面置换算法演示器！
正版授权㊣
I\n"）;
printf（"1
1\n"）;
exit（0）;
default:
printf（"输入错误，请重新输入：
"）;
}
printf（"按任意键重新选择置换算法：
>>>"）;
getch（）;
system（"cls"）;
}while（code!
=4）;
getch（）;
}
/*载入数据*/
voiddownload（）
{
inti;
system（"color0D"）;
printf（"i1\n"）;
printf（"|正在载入数据，请稍候!
!
!
I\n"）;
printf（"11\n"）;
printf（"Loading...\n"）;
printf（"O"）;
for（i=0;i<51;i++）
printf（"\b"）;
for（i=0;i<50;i++）
{
mDelay（（pSIZE+mSIZE）/2）;
printf（">"）;
}
printf（"\nFinish.'n载入成功，按任意键进入置换算法选择界面：
>>>"）；
getch（）;
}
/*设置延迟*/
voidmDelay（unsignedintDelay）
{
unsignedinti;
for（;Delay>0;Delay--）
{
for（i=0;i<124;i++）
{
printf（"\b"）;
}
}
}
/*显示设计者信息*/
voiddesignBy（）
{
printf（“|
1
\n"）;
printf（"|@
课题三：
页面置换算法
㊣|\n"）;
printf（"|
学号：
081001117
I\n"）;
printf（"|
姓名：
邢磊WisualC++6.0>|\n"）;
printf（”|
1
\n"）;
}
voidprint（unsignedintt）
{
inti,j,k,l;
intflag;
for（k=0;kv=（pSIZE-1）/20;k++）
{
for（i=20*k;（i{
if（（（i+1）%20==0）||（（（i+1）%20）&&（i==pSIZE-1）））
printf（"%d\n",page[i]）;
else
printf（"%d",page[i]）;
}
for（j=0;j{
for（i=20*k;（i{
if（i>=j）
printf（"|%d|",temp[i][j]）;
else
printf（"||"）;
}for（i=mSIZE+20*k;（ifor（flag=0,l=0;lif（flag==mSIZE）/*页面在物理块中*/
printf（""）;
else
printf（"|%d|",temp[i][j]）;
}
/*每行显示20个*/
if（i%20==0）
continue;
printf（"\n"）;
}
}
printf（"\n"）;
printf（"缺页次数:
%d\t\t",t+mSIZE）;
printf（"缺页率:
%d/%d\n",t+mSIZE,pSIZE）;
printf（"置换次数：
%d\t\t",t）;
printf（"访问命中率:
%d%%\n",（pSIZE-（t+mSIZE））*100/pSIZE）;
printf（"\n"）;
}
/*计算过程延迟*/
voidcompute。
{
inti;
printf（"正在进行相关计算，请稍候"）;
for（i=1;i<20;i++）
{
mDelay（15）;
if（i%4==0）
printf（"\b\b\b\b\b\b\b\b\b\b\b\b"）;
else
printf（"O"）;
}
for（i=0;i++<30;printf（"\b"））;
for（i=0;i++<30;printf（”"））;
for（i=0;i++<30;printf（"\b"））;
}
/*先进先出页面置换算法*/
voidFIFO（）
{
intmemery[10]={0};
inttime[10]={0};/*记录进入物理块的时间*/
inti,j,k,m;
intmax=0;/*记录换出页*/
intcount=0;/*记录置换次数*/
/*前mSIZE个数直接放入*/
for（i=0;i{
memery[i]=page[i];
time[i]=i;
for（j=0;j}
for（i=mSIZE;i{
/*判断新页面号是否在物理块中*/
for（j=0,k=0;jvmSIZE;j++）
{
if（memery[j]!
=page[i]）k++;
}
if（k==mSIZE）/*如果不在物理块中*/
{
count++;
/*计算换出页*/
max=time[0]0:
1;for（m=2;mmemery[max]=page[i];
time[max]=i;/*记录该页进入物理块的时间*/
for（j=0;j}
else
{
for（j=0;j}
}
compute（）;
print（count）;
}
/*最近最久未使用置换算法*/
voidLRU（）
{
intmemery[10]={0};
intflag[10]={0};/*记录页面的访问时间*/
inti,j,k,m;
intmax=0;/*记录换出页*/
intcount=0;/*记录置换次数*/
/*前mSIZE个数直接放入*/
for（i=0;i{
memery[i]=page[i];
flag[i]=i;
for（j=0;j}
for（i=mSIZE;i{
/*判断新页面号是否在物理块中*/
for（j=0,k=0;jvmSIZE;j++）
{
if（memery[j]!
=page[i]）
k++;
else
flag[j]=i;/*刷新该页的访问时间*/
}
if（k==mSIZE）/*如果不在物理块中*/
{
count++;
/*计算换出页*/
max=flag[0]vflag[1]?
0:
1;
for（m=2;mflag[max]=i;/*记录该页的访问时间*/
for（j=0;jvmSIZE;j++）
temp[i][j]=memery[j];
}
else
{
for（j=0;jtemp[i][j]=memery[j];
}
}
compute（）;print（count）;
}
/*最佳置换算法*/
voidOPT（）
{
intmemery[10]={0};
intnext[10]={0};/*记录下一次访问时间*/
inti,j,k,l,m;
intmax;/*记录换出页*/
intcount=0;/*记录置换次数*/
/*前mSIZE个数直接放入*/
for（i=0;i{
memery[i]=page[i];
for（j=0;jtemp[i][j]=memery[j];
}
for（i=mSIZE;i{
/*判断新页面号是否在物理块中*/
for（j=0,k=0;j{
if（memery[j]!
=page[i]）k++;
}
if（k==mSIZE）/*如果不在物理块中*/
{
count++;
/*得到物理快中各页下一次访问时间*/
for（m=0;m{
for（l=i+1;lnext[m]=l;
/*计算换出页*/
max=next[O]>=next[1]?
0:
1;for（m=2;mnext[max]）max=m;
/*下一次访问时间都为pSIZE,则置换物理块中第一个*/memery[max]=page[i];
for（j=0;j}
else{
for（j=0;j}
}
compute。
；
print（count）;
}
7.运行结果：
©
【运行环境VisualC++6.0】
课题二：
页面置按算法
学号；8B19B1117
堆名：
邢磊
请按任意犍讲行初始化操作…-
1.按任意键进行初始化:
慣髄入物理块aH：
1
清输入丙面号弓1用单的f数g=：
L的”20险柴汰玩人页面耳即用載连绫输入J无需隔开X
70120304230321201701
2.载入数据:
揪入超瑾块国八邀5"1阳：
3
；20
无需隔开》;
0129304230321201761
正在载入数据，请稍候
Loading*・》
>>>>»»>»>»»>
3.进入置换算法选择界面:
01701
输入的页面号引用串为：
7012U304
*请选择页面置换算法；
餐
*1・先进先出氛罐近最久未使用CLKU>
*3•最佳乳退出
请选择操作：
［J
4.
运算中延迟操作:
5.三种算法演示结果:
織入的页面号引月串九
r请选择页面置换算法**
1701
70
1
20
3
17：
!
（71
i：
71
■1勺11
111
||11
・H1
10：
!
：
0
!
!
Q：
11>1
HH1
N1
11
:
!
1
!
：
li
*1.元进先出IFIF3
*3•最fi
餐脅•杆甘科善豪務
请选择操作：
［1】
2
1?
01
!
7!
17!
!
7!
!
1!
：
0：
:
Q
12!
：
2：
：
1!
输入的页面号引用串为=
7
翼鱷囂黯爲黑h
B1283B42a0
请选择页面置换算法；
!
?
!
!
?
：
!
?
!
121
121
：
4：
!
4!
141101
il:
!
11
!
1!
:
i!
0!
!
0i
：
0!
：
Q：
!
0：
iqi-Jii-3i
：
3：
\&\
!
0!
1tdl■
Mini
：
11
il：
13!
：
3!
：
2!
io>iiqiiiiXi
：
2：
121
!
7!
2
0
1
12
042
缺頁率：
12/20访|口）命中窣I40X
勺页面号引用串为：
61203642393
请选择页面置换算法：
*
6.
请选S撫作［【3】
701203
；7；：
7；：
7：
：
2E：
21
I!
：
0：
：
0110110：
!
：
：
：
：
1：
!
1!
!
3!
101
12
；2：
：
6：
0
：
7：
10：
ii：
i
SitSiM选择置按算i±；>».
缺贝率：
9/20命同命中率.55x
岀*
炼开开幵******w
1■先迅光出WIF32.3•最佳WPT）4.
退出界面:
⑥课题三=页面萱换算法®
学号i091001117
姓名；邢磊
谢谢使用页面置换算法演示器t正版橙权©
8.参考文献：
1.严蔚敏,吴伟民•数据结构•清华大学出版社,2005.11
2.谭浩强.C语言程序设计.清华大学出版社,2005.11
3.于帆，赵妮.程序设计基础（C语言版）.清华大学出版社,2006.11
4.汤小丹,梁红兵,哲凤屏,汤子瀛.计算机操作系统.西安电子科技大学出版
社,2007.5
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