操作系统课程设计.docx
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操作系统课程设计
目录
1.课程设计的目的1
2．课程设计的要求1
3.课程设计报告内容1
3．1前言：
1
3．2课程设计的环境1
3．2．1硬件环境：
1
3．2．2软件环境：
1
3．3系统技术分析：
1
3．3．1算法设计：
1
3．3．2用户文档：
2
3．3．3技术文档：
2
3．4系统流程图及各模块2
3．5源程序代码清单3
makefile：
3
keyio：
4
print.c4
t.h5
rand.c5
main.c6
lru.c8
lfu.c9
fifo.c11
opt.c12
3.6实验结果及调试14
4.总结17
参考文献：
18
模拟内存管理
1.课程设计的目的
课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生的分析解决实际问题的能力。
提高学生适应实际，实践编程的能力。
2．课程设计的要求
认真完成本课程设计的全部过程。
并以最终课程设计成果来证明其独立完成各种实际任务的能力。
从而，反映出理解和运用本课程知识的水平和能力。
3.课程设计报告内容
3．1前言：
操作系统是计算机系统中最重要的系统软件，Linux操作系统是源码公开的实用的现代操作系统，利用Linux作为操作系统实验的平台，不但可以理解操作系统原理，同时也可以作为操作系统开发实战的演练。
3．2课程设计的环境
3．2．1硬件环境：
本系统适用于Linux（RedHat）环境下的计算机，内存512M——1G，配备显示屏、键盘和鼠标等。
3．2．2软件环境：
本系统采用makefile实现模块编程，只能够在Linux环境下或使用Linux下的编程工具实现。
3．3系统技术分析：
3．3．1算法设计：
将程序分成10个模块，然后采用所编写的makefile文件指出这些模块的编译过程说明。
主要模块有程序的输入，输出以及各种页面置换算法函数，包过OPT（最佳置换算法），FIFO（先进先出置换算法），LRU（最近最少使用置换算法）,LFU（最久最少使用算法），程序结构相当清晰。
t.h文件中主要是一些宏定义。
Print.c主要处理程序所用到的输出，包过用到一些简单的界面，方便用户使用。
3．3．2用户文档：
首先将户切换到文件Makefile目录下，生成一个可执行文件result，然后执行该可执行文件，进入到主界面，根据命令提示，可以简单方便的实现对内存的模拟管理，并且将管理过程输出，便于用户分析。
3．3．3技术文档：
本程序有过个.c文件，每个模块对应于一个.c文件，便于调试。
而且每个.c文件里面对代码都有详细的说明，便于阅读。
在所有的.c文件中都尽量的使得程序简洁，达到了程序设计的要求，即用最为便捷的方法，用最简单的代码达到最好的效果。
一些具体的内容查看源代码。
3．4系统流程图及各模块
模块说明：
产生随机页面：
用rand.c文件来实现，voidrand（intn,charp[]）这函数是产生n个1~10的随机数放到p[]数组里面
手动输入页面：
用keyio.c文件来实现，voidkeyinput（intn,charp[]）由键盘输入n个整数放到p[]数组里面，voidkeyoutput（intn,charp[]），输出刚刚由键盘输入输入的页面，用于确认是否有输入错误
OPT:
voidOptimal（charym[],intn）最佳置换算法，用opt.c实现
FIFO：
voidFIFO（charym[],intn）先进先出算法，用fifo.c实现
LRU:
voidLRU（charym[],intn）最近最久未使用算法，用lru.c实现
LFU:
voidLFU（charym[],intn）最少使用算法，用lfu.c实现
结果输出：
用print.c来实现，voiddisplay1（）实现算法的选择，voiddisplay2（intselect,charym[],intn）输出显示结果的框架，并调用print（），voidPrint（），用于显示所选择算法的置换结果
Makefil:
链接程序，并指明编译的过程
3．5源程序代码清单
makefile：
obj=main.orand.okeyio.oprint.olfu.olru.oopt.ofifo.o
result:
$（obj）
g++$（obj）-o$@
main.o:
main.c
g++-cmain.c
fifo.o:
fifo.ct.h
g++-cfifo.c
keyio.o:
keyio.c
g++-ckeyio.c
lfu.o:
lfu.c
g++-clfu.c
lru.o:
lru.c
g++-clru.c
opt.o:
opt.c
g++-copt.c
print.o:
print.c
g++-cprint.c
rand.o:
rand.c
g++-crand.c
.PHONY:
clean
clean:
rm-f$（obj）
keyio：
#include"iostream"
/*键盘手动输入n个页面*/
voidkeyinput（intn,charp[]）/*由键盘输入n个整数放到p[]数组里面*/
{
inti;
for（i=0;iscanf（"%d",&p[i]）;
}
voidkeyoutput（intn,charp[]）//输出键盘输入的页面
{
inti;
for（i=0;iprintf（"%d",p[i]）;
printf（"\n"）;
}
print.c
#include"iostream"
#include"t.h"
externcharpblock[pNum];
voidLFU（char*,int）;
voidFIFO（char*,int）;
voidLRU（char*,int）;
voidOptimal（char*,int）;
voidPrint（）;
voidkeyoutput（int,char*）;
voiddisplay1（）
{
printf（"|>-----------------------------------------------------<|\n"）;
printf（"|>----------------
（1）最佳置换算法------------<|\n"）;
printf（"|>----------------
（2）先进先出算法------------<|\n"）;
printf（"|>----------------（3）最近最久未使用算法------------<|\n"）;
printf（"|>----------------（4）最少使用算法------------<|\n"）;
printf（"|>----------------（0）退出------------<|\n"）;
printf（"|>-----------------------------------------------------<|\n"）;
}
voiddisplay2（intselect,charym[],intn）
{
switch（select）
{
case1:
printf（"****************Optimal算法****************\n"）;
printf（"\t置换页面:
"）;
keyoutput（n,ym）;
printf（"\n"）;
Optimal（ym,n）;//输出置换后的结果
break;
case2:
printf（"****************FIFO算法****************\n"）;
printf（"\t置换页面:
"）;
keyoutput（n,ym）;
printf（"\n"）;
FIFO（ym,n）;
break;
case3:
printf（"****************LRU算法****************\n"）;
printf（"\t置换页面:
"）;
keyoutput（n,ym）;
printf（"\n"）;
LRU（ym,n）;
break;
case4:
printf（"****************LFU算法****************\n"）;
printf（"\t置换页面:
"）;
keyoutput（n,ym）;
printf（"\n"）;
LFU（ym,n）;
break;
case0:
break;
}
}
voidPrint（）//输出环节
{
inti;
for（i=0;iprintf（"%3d",pblock[i]）;
printf（"\n"）;
}
t.h
#definepNum3//物理块的数目
rand.c
#include"iostream"
#include"ctime"
voidsrand（）;
voidrand（intn,charp[]）/*这函数是产生n个1~10的随机数放到p[]数组里面*/
{
intSTART=1;
intEND=10;
intv;
inti;
srand（time（NULL））;
printf（"产生的随机页面序列为:
\n"）;
for（i=0;i{
v=rand（）%（END-START+1）+START;
p[i]=v;printf（"%d",p[i]）;
}
}
main.c
#include
#include
#include
#include
#include"t.h"
//#definepNum3/*系统为进程分配的物理块数*/
intqynum;/*缺页次数*/
charpblock[pNum];
floatqyl;/*缺页率*/
voidrand（intn,char*）;
voidkeyinput（int,char*）;
voidkeyoutput（int,char*）;
voiddisplay1（）;
voiddisplay2（int,char*,int）;
voidPrint（）;
usingnamespacestd;
intmain（）
{
//pNum=3;
qynum=0;
intselect,s1,s2,i;
intn;//页面总数
charym[100];
//system（"color1f"）;
//system（"modecon:
cols=140lines=90"）;//背景颜色
lp3:
cout<printf（"|>-----------------------------------------------------<|\n"）;
printf（"|>----------作者：
郑杰峰学号：
081150023----------<|\n"）;
printf（"|>---------------
（1）自动随机产生--------------<|\n"）;
printf（"|>---------------
（2）键盘输入产生--------------<|\n"）;
printf（"|>---------------（0）退出--------------<|\n"）;
printf（"|>-----------------------------------------------------<|\n"）;
cout<printf（"请选择产生页面走向序列的方式（选择1或2,选择0退出）:
"）;
scanf（"%d",&select）;
switch（select）
{
case1:
lp2:
printf（"要产生的随机页面总数:
"）;
scanf（"%d",&n）;
rand（n,ym）;
lp1:
printf（"\n你想选择那种算法?
（请选择1~4,选0退出）:
\n"）;
display1（）;
printf（"选:
"）;
scanf（"%d",&s1）;
display2（s1,ym,n）;
for（i=0;ipblock[i]=0;
printf（"\n\n\n"）;
printf（"\t|>----1.选择其他算法--------<|\n"）;
printf（"\t|>----2.重新产生随机页面----<|\n"）;
printf（"\t|>----3.退到主界面----------<|\n"）;
printf（"\t|>----0.直接退出------------<|\n"）;
ints;
printf（"选：
"）;
scanf（"%d",&s）;
switch（s）
{
printf（"\n\n\n"）;
case0:
exit（0）;
case1:
gotolp1;break;
case2:
gotolp2;break;//重新产生随机数
case3:
gotolp3;break;//回到主界面
}
break;
case2:
lp22:
printf（"输入页面总数:
"）;
scanf（"%d",&n）;
keyinput（n,ym）;
printf（"键盘输入的页面为\n"）;
keyoutput（n,ym）;
lp11:
printf（"\n\n你想选择那种算法?
（请选择1~4,选0退出）:
\n"）;
display1（）;
printf（"选:
"）;
scanf（"%d",&s2）;
display2（s2,ym,n）;
for（i=0;ipblock[i]=0;//重新把分配的物理块置0
printf（"\n\n\n"）;
printf（"\t|>----1.选择其他算法--------<|\n"）;
printf（"\t|>----2.重新输入页面--------<|\n"）;
printf（"\t|>----3.退到主界面----------<|\n"）;
printf（"\t|>----0.直接退出------------<|\n"）;
printf（"选:
"）;
scanf（"%d",&s）;
switch（s）
{
printf（"\n\n\n"）;
case0:
exit（0）;
case1:
gotolp11;break;
case2:
gotolp22;break;//重新产生随机数
case3:
gotolp3;break;//回到主界面
}
break;
case0:
break;
}
return0;
}
lru.c
#include"iostream"
//externintpNum;
#include"t.h"
usingnamespacestd;
externintqynum;
externcharpblock[pNum];
externfloatqyl;
voidPrint（）;
voidLRU（charym[],intn）/*最近最久未使用算法*/
{
intc=0,i,j,m=0;
qynum=0;
for（j=0;j{
if（j==0）//对第一个页面处理
{
pblock[0]=ym[j];
Print（）;
qynum++;
continue;
}
if（j&&qynum<3）
{
for（i=0;iif（pblock[i]==ym[j]）
{
if（qynum==2&&i==0）//缺页为2，再次pblock[0]相同处理
swap（pblock[0],pblock[1]）;
Print（）;
break;
}
if（i==qynum）
{
pblock[qynum]=ym[j];
Print（）;
qynum++;
}
continue;
}
for（i=0;i{
if（pblock[i]==ym[j]）
{
if（i==0）
{
chartemp;
temp=pblock[0];
pblock[0]=pblock[1];
pblock[1]=pblock[2];
pblock[2]=temp;
}
if（i==1）
swap（pblock[1],pblock[2]）;
Print（）;
break;
}
}
if（icontinue;
else
{
qynum++;
pblock[0]=pblock[1];
pblock[1]=pblock[2];
pblock[2]=ym[j];
Print（）;
}
}
qyl=（float）qynum/n;
printf（"|-----------------------------------------------------|\n"）;
printf（"|页面总数为:
%d\n",n）;
printf（"缺页次数为:
%d\n",qynum）;
printf（"缺页率为:
%f\n",qyl）;
printf（"|-----------------------------------------------------|\n"）;
}
lfu.c
#include"iostream"
//externintpNum;
externintqynum;
#include"t.h"
externcharpblock[3];
externfloatqyl;
voidPrint（）;
voidLFU（charym[],intn）/*最少使用算法*/
{
inti,t=0,j,m=0;
qynum=0;
intp[3]={0};//记录每一个物理块没被使用的次数
for（j=0;j{
if（j==0）//对第一个页面处理
{
pblock[0]=ym[j];
Print（）;
qynum++;
continue;
}
if（j&&qynum<3）
{
for（i=0;iif（pblock[i]==ym[j]）
{
Print（）;
intk;//让p[i]=0;其他的+1
for（k=0;kif（k!
=i）
p[k]++;
else
p[k]=0;
break;
}
if（i==qynum）
{
pblock[qynum]=ym[j];
Print（）;
qynum++;
p[i]=0;
while（i--）//让p[i]=0;其他的+1
p[i]++;
}
continue;
}
for（i=0;i{
if（pblock[i]==ym[j]）
{
Print（）;
intk;
for（k=0;kif（k!
=i）
p[k]++;
else
p[k]=0;
break;
}
}
if（icontinue;
else
{
qynum++;
intk,max=0,sign;
for（k=0;kif（max{
max=p[k];
sign=k;
}
for（k=0;kif（k!
=sign）
p[k]++;
else
p[k]=0;
pblock[sign]=ym[j];//替换掉最久没用使用的
Print（）;
}
}
qyl=（float）qynum/n;
printf（"|-----------------------------------------------------|\n"）;
printf（"|页面总数为:
%d\n",n）;
printf（"缺页次数为:
%d\n",qynum）;
printf（"缺页率为:
%f\n",qyl）;
printf（"|-----------------------------------------------------|\n"）;
}
fifo.c
#include"iostream"
//externintpNum;
#include"t.h"
externintqynum;
externcharpblock[pNum];
externfloatqyl;
voidPrint（）;
voidFIFO（charym[],intn）/*先进先出算法*/
{
inti,j,m=0;
qynum=0;/*防止多次选择时qynum会累加*/
for（j=0;j
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