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报告
燕山大学课程设计说明书
课程设计名称：
操作系统
题目：
模拟页面置换算法运行
姓名：
周良凯
学号：
110120010054
自评成绩：
A
班级：
软件工程2班
课题开发日期：
2014年1月17日
目录
1.概述....................................................2
1.1设计要求............................................2
1.2设计目的............................................2
1.3开发工具............................................2
1.4解决的主要问题......................................2
2.总体设计................................................2
2.1确定基本技术路线....................................2
2.2确定软件的总体结构..................................3
2.3确定软件的总体流程..................................3
2.4确定要创立的线程....................................3
3.详细设计................................................5
3.1使用的结构体........................................5
3.2使用的线程..........................................6
4编码设计................................................14
4.1开发环境的设置与建立...............................14
4.2程序设计时要注意的事项.............................14
4.3关键构件的特点和使用...............................14
5.总结...................................................14
用户使用说明书...........................................16
模拟页面置换算法运行
1概述
1.1设计要求
通过使用程序设计语言设计一个程序，模拟页式存储管理中FIFO、LRU、LFU、OPT四页面置换算法运行的过程。
基本要求如下：
（1）采用四个线程同时完成每个算法；
（2）能够设定驻留内存页面的个数、内存的存取时间、缺页中断的时间、快表的时间，并提供省缺值；
（3）能够随机输入存取的逻辑页面的页号序列；
（4）能够随机产生存取的逻辑页面的页号序列；
（5）能够设定页号序列中页面个数和范围；
（6）提供良好图形界面，同时能够展示四个算法运行的结果。
（7）计算每种页面置换算法每个页面的存取时间。
（8）能够将每次的实验输入和实验结果存储起来，下次运行时或以后可查询；
（9）完成多次不同设置的实验，总结实验数据，看看能得出什么结论。
1.2设计目的
通过本次操作系统课程设计，使我能够进一步掌握页面置换的方法，理解并学会使用MFC来完成界面化的功能；并借此机会提高自己的问题抽象能力、解决问题能力，以及程序编写能力和程序调试能力和归纳总结能力。
1.3开发工具
本次课程设计使用的开发工具是MicrosoftVisualVC++6.0。
并使用其下的MFC平台进行本次的课程设计。
1.4解决的主要问题
一、对四个页面算法的编写，由于需要用线程的方式完成，所以需要对之前作业中的工作进行改编为用线程的方式；
二、针对界面编程，由于之前完全没有使用过MFC，所以对于其中的函数用法等都完全不清楚，所以花费了很多的时间来看老师给的范例，并且请教同学来帮助，以达到需要清楚和合理的管理界面和变量的关联关系，最后能运用MFC中消息映射等机制解决；
三、针对多道程序中的线程的使用，这是本次编程的核心部分。
既然是多道程序，主要要解决的问题就是对临界资源的使用，必须有相应的技术进行支持，本次课程设计中使用了实现进程（线程）的同步，可以实现同时显示四个页面算法的置换过程；
四、由于需要流程图，所以需要解决作图的工作，需要在完成程序后，对程序有深刻的了解后，根据要求完成流程图的绘制。
2总体设计
2.1确定基本技术路线
本次课程设计的基本技术路线是：
面向对象程序设计。
2.2确定软件的总体结构
软件总体结构图详见（图1.软件总体结构）
图1.软件总体结构
2.3确定软件的总体流程
软件总体流程图详见（图2.软件总体流程图）
图2.软件总体流程图
2.4确定要创立的线程
本次所要用到四个页面置换算法都要用到线程，分别为FIFO线程，LRU线程，LFU线程，OPT线程，这四个线程需要可以共同完成，实现在LIST中的显示，并且，加入了对于时间的参数变量，加入了快表时间（m_fasttime），中断时间（m_breaktime），内存时间（m_memorytime），可以完成每次页面置换所需的时间；加入内存页面数（m_nSize1）和逻辑页面数（m_nSize2）完成对输入序列数字的长度控制。
总算法的流程图（如图3.总算法的流程图）
图3.总算法流程图
2.4.1FIFO线程
建立一个关于内存页面的数组，先进行初始化，用来测试是否发生缺页与缺页后进行置换，再建立一个关于时间的数组，初始化，当其发生缺页时，其时间可以设为m_breaktime+m_memorytime*3；不发生缺页时，其时间为m_fasttime+m_memorytime即可。
对于FIFO线程，在内存数组中，若其有没有赋值的变量时，即为初始化的数据时，发生缺页中断；若内存数组中所有的数据都已赋值，则要进行对比，若内存数组中的数据与要加入的数据相同，则不发生缺页中断，内存数组中的数据不发生变化；若内存数组中的数据与要加入的数据不相同，则发生缺页中断，内存数组中的数据发生变化，要进行缺页置换，每次将位于内存数组中的第一个数据溢出，其他数据依次向前移动，空下的位置来加入新的页面数。
一直进行判断，直到没有页面序列为止。
2.4.2LRU线程
建立一个关于内存页面的数组，先进行初始化，用来测试是否发生缺页与缺页后进行置换，再建立一个关于时间的数组，初始化，当其发生缺页时，其时间可以设为m_breaktime+m_memorytime*3；不发生缺页时，其时间为m_fasttime+m_memorytime即可。
对于LRU线程，在内存数组中，若其有没有赋值的变量时，即为初始化的数据时，发生缺页中断；若内存数组中所有的数据都已赋值，则要进行对比，若内存数组中的数据与要加入的数据相同，则不发生缺页中断，但内存数组中的数据却发生变化，将相同的数据移动到最后的一位，其他依次向前移动；若内存数组中的数据与要加入的数据不相同，则发生缺页中断，内存数组中的数据发生变化，要进行缺页置换，每次将位于内存数组中的第一个数据溢出，其他数据依次向前移动，空下的位置来加入新的页面数。
一直进行判断，直到没有页面序列为止。
可以使此LRU算法运行更加简单。
2.4.3LFU线程
建立一个关于内存页面的数组，先进行初始化，用来测试是否发生缺页与缺页后进行置换，再建立一个关于时间的数组，初始化，当其发生缺页时，其时间可以设为m_breaktime+m_memorytime*3；不发生缺页时，其时间为m_fasttime+m_memorytime；并加入了一个关于页面出现次数的数组，每次当有相同的数据出现时，就会进行加一，并且按照在内存页面内的每个数据的出现次数进行缺页置换。
在内存数组中，若其有没有赋值的变量时，即为初始化的数据时，发生缺页中断，此时出现的每个数据都为其出现次数为1；若内存数组中所有的数据都已赋值，则要进行对比，若内存数组中的数据与要加入的数据相同，则不发生缺页中断，内存数组中的数据不发生变化，此时出现的每个数据都为其出现次数加1；若内存数组中的数据与要加入的数据不相同，则发生缺页中断，内存数组中的数据发生变化，要进行缺页置换，每次将位于内存数组中的第一个数据溢出，其他数据依次向前移动，空下的位置来加入新的页面数，要注意是否有已经出现过的数据，有则次数加一，无则新建，从零变到一。
一直进行判断，直到没有页面序列为止。
2.4.4OPT线程
建立一个关于内存页面的数组，先进行初始化，用来测试是否发生缺页与缺页后进行置换，再建立一个关于时间的数组，初始化，当其发生缺页时，其时间可以设为m_breaktime+m_memorytime*3；不发生缺页时，其时间为m_fasttime+m_memorytime即可。
对于LOPT线程，在内存数组中，若其有没有赋值的变量时，即为初始化的数据时，发生缺页中断,直接将数据加入内存数组；若内存数组中所有的数据都已赋值，则要进行对比，若内存数组中的数据与要加入的数据相同，则不发生缺页中断，内存数组中的数据不发生变化；若内存数组中的数据与要加入的数据不相同，则发生缺页中断，内存数组中的数据发生变化，要进行缺页置换，依次向后查找，看是否有与内存页面中的数据相同的，有则不置换，都有则找最后相同的那个数据进行置换，每次都是加入到最后的内存数组的位置。
直进行判断，直到没有页面序列为止。
3详细设计
3.1使用的结构体
typedefstruct//结构体，para参数，用来给线程传递参数
{
UINTSIZE1;//内存页面数
UINTSIZE2;//逻辑页面数
CStringmsEdit4;//页面序列数
UINTfasttime;//快表时间
UINTbreaktime;//中断时间
UINTmemorytime;//内存时间
}para;
3.2使用的线程
3.2.1FIFO线程
DWORDWINAPIThreadFifo（LPVOIDlpParameter）//FIFO线程
{
para*p=（para*）lpParameter;
CListBox*pshuchu=（CListBox*）（AfxGetApp（）->m_pMainWnd->GetDlgItem（IDC_FIFOLIST））;
UINTFIFO[MAXPAGENUM];
inti=0;
for（i=0;i{
FIFO[i]=0;
}
intx=0;//记录缺页次数
UINTtime[MAXTASKNUM];
for（i=0;i{
time[i]=0;
}
UINTk=0;
for（k=0;kSIZE2;k++）
{
UINTnk=（UINT（（p->msEdit4）.GetAt（k）））-48;//输入的序列
UINTj=0;
while（jSIZE1）
{
if（FIFO[j]==nk）
{
time[k]=p->fasttime+p->memorytime;
break;
}
else
{
j++;
time[k]=p->memorytime*3+p->breaktime;
}
}
if（j==p->SIZE1）
{
UINTa=0;
for（a=0;aSIZE1;a++）
FIFO[a]=FIFO[a+1];
FIFO[p->SIZE1-1]=nk;
x++;
}
//显示
UINTF=0;
CStringstrr="";
for（F=0;FSIZE1;F++）
{
if（FIFO[F]!
=0）
{
charch1=FIFO[F]+48;
strr+=ch1;
strr+='';
}
//project[0].str[F]=strr;
}
//project[0].str[F]=strr;
project[0].str[k]=strr;
strr+="#";
strr+=p->msEdit4.GetAt（k）;
project[0].page[k]=p->msEdit4.GetAt（k）;
strr+="Time:
";
project[0].time[k]=time[k];
chartemp[100];
itoa（time[k],temp,10）;
strr+=temp;
//AfxMessageBox（strr）;
pshuchu->AddString（strr）;
Sleep（300）;
}
doublednum=double（x）/p->SIZE2;
CStringstr;
str.Format（"%f",dnum）;
AfxGetApp（）->m_pMainWnd->SetDlgItemText（IDC_FIFO_BREAK,str）;
return0;
}
3.2.2LRU线程
DWORDWINAPIThreadLru（LPVOIDlpParameter）//LRU线程
{
para*p=（para*）lpParameter;
CListBox*pshuchu=（CListBox*）（AfxGetApp（）->m_pMainWnd->GetDlgItem（IDC_LRULIST））;
UINTLRU[MAXPAGENUM];
inti=0;
for（i=0;i{
LRU[i]=0;
}
intx=0;//记录缺页次数
UINTtime[MAXTASKNUM];
for（i=0;i{
time[i]=0;
}
UINTk=0;
chartemp;
for（k=0;kSIZE2;k++）
{
UINTnk=（UINT（（p->msEdit4）.GetAt（k）））-48;//输入的序列
UINTj=0;
while（jSIZE1）//判断是否缺页
{
if（LRU[j]==nk）//不缺页
{
temp=LRU[j];
for（j;jSIZE1-1;j++）
LRU[j]=LRU[j+1];
LRU[p->SIZE1-1]=temp;
time[k]=p->fasttime+p->memorytime;
break;
}
else
{
j++;
time[k]=p->memorytime*3+p->breaktime;
}
}
if（j==p->SIZE1）//缺页置换
{
UINTa=0;
for（a=0;aSIZE1-1;a++）
LRU[a]=LRU[a+1];
LRU[p->SIZE1-1]=nk;
x++;
}
UINTF=0;//显示
CStringstrr="";
for（F=0;FSIZE1;F++）
{
if（LRU[F]!
=0）
{
charch1=LRU[F]+48;
strr+=ch1;
strr+='';
}
}
project[1].str[k]=strr;
project[1].page[k]=p->msEdit4.GetAt（k）;
project[1].time[k]=time[k];
strr+="#";
strr+=p->msEdit4.GetAt（k）;
strr+="Time:
";
chartemp[100];
itoa（time[k],temp,10）;
strr+=temp;
//AfxMessageBox（strr）;
pshuchu->AddString（strr）;
Sleep（300）;
}
doublednum=double（x）/p->SIZE2;
CStringstr;
str.Format（"%f",dnum）;
AfxGetApp（）->m_pMainWnd->SetDlgItemText（IDC_LRU_BREAK,str）;
return0;}
3.2.3LFU线程
DWORDWINAPIThreadLfu（LPVOIDlpParameter）
{
para*p=（para*）lpParameter;
CListBox*pshuchu=（CListBox*）（AfxGetApp（）->m_pMainWnd->GetDlgItem（IDC_LFULIST））;
UINTLFU[MAXPAGENUM];
inti=0;
for（i=0;i{
LFU[i]=0;
}
UINTLFUnum[MAXTASKNUM];//记录每个序列号出现次数
for（i=0;i{
LFUnum[i]=0;
}
intx=0;//记录缺页次数
UINTtime[MAXTASKNUM];
for（i=0;i{
time[i]=0;
}
UINTk=0;
//chartemp;
for（k=0;kSIZE2;k++）
{
UINTnk=（UINT（（p->msEdit4）.GetAt（k）））-48;//输入的序列
UINTj=0;//,g;
while（jSIZE1）//检查是否缺页
{
if（LFU[j]==nk）
{
LFUnum[j]++;
time[k]=p->fasttime+p->memorytime;
break;
}
else
{
j++;
time[k]=p->memorytime*3+p->breaktime;
}
}
if（j==p->SIZE1）//缺页置换
{
if（kSIZE1）
{x++;LFU[k]=nk;}
else
{
x++;
UINTtemp=100;intp1=0;
for（UINTs=0;sSIZE1;s++）
{
if（LFUnum[s]{temp=LFUnum[s];p1=s;}
}
LFU[p1]=nk;
}
}//显示
UINTF=0;
CStringstrr="";
for（F=0;FSIZE1;F++）
{
if（LFU[F]!
=0）
{
charch1=LFU[F]+48;
strr+=ch1;
strr+='';
}
}
project[2].str[k]=strr;
project[2].page[k]=p->msEdit4.GetAt（k）;
project[2].time[k]=time[k];
strr+="#";
strr+=p->msEdit4.GetAt（k）;
strr+="Time:
";
chartemp[100];
itoa（time[k],temp,10）;
strr+=temp;
pshuchu->AddString（strr）;
Sleep（300）;
}
doublednum=double（x）/p->SIZE2;
CStringstr;
str.Format（"%f",dnum）;
AfxGetApp（）->m_pMainWnd->SetDlgItemText（IDC_LFU_BREAK,str）;
return0;
}
3.2.4OPT线程
DWORDWINAPIThreadOpt（LPVOIDlpParameter）//OPT线程
{
para*p=（para*）lpParameter;
CListBox*pshuchu=（CListBox*）（AfxGetApp（）->m_pMainWnd->GetDlgItem（IDC_OPTLIST））;
UINTOPT[MAXPAGENUM];
inti=0;
for（i=0;i{
OPT[i]=0;
}
intx=0;//记录缺页次数
UINTtime[MAXTASKNUM];
for（i=0;i{
time[i]=0;
}
UINTk=0;
for（k=0;kSIZE2;k++）
{
UINTnk=（UINT（（p->msEdit4）.GetAt（k）））-48;//输入的序列
UINTj=0;
while（jSIZE1）//判断是否缺页
{
if（OPT[j]==nk）//不缺页
{
time[k]=p->fasttime+p->memorytime;
break;
}
else
{
j++;
time[k]=p->memorytime*3+p->breaktime;
}
}
if（j==p->SIZE1）//缺页置换
{
UINTflag[MAXPAGENUM];
inti=0;
for（i=0;i{
flag[i]=0;
}
UINTw=0;
for（w=0;wSIZE1;w++）
{
UINTg=0;
g=k+1;
UINTng=（UINT（（p->msEdit4）.GetAt（g）））-48;//输入的序列
for（g=k+1;gSIZE2;g++）
{
if（OPT[w]==ng）
{
flag[w]=g;
break;
}
}
if（g==
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