请求调页存储器管理方式的模拟.docx
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请求调页存储器管理方式的模拟
课程设计
课程设计名称：
计算机操作系统课程设计
专业班级：
计算机科学与技术班
学生姓名：
学号：
指导教师：
课程设计时间：
2010.12.20～2010.12.24
计算机科学与技术专业课程设计任务书
学生姓名
专业班级
学号
题目
请求调页存储管理方式的模拟2
课题性质
其它
课题来源
自拟课题
指导教师
同组姓名
主要内容
1）假设每个页面中可存放10条指令，分配给作业的内存块数为4。
2）用C语言模拟一个作业的执行过程，该作业共有320条指令，即它的地址空间为32页，目前它的所有页都还未调入内存。
在模拟过程中，如果所访问的指令已在内存，则显示其物理地址，并转下一条指令。
如果所访问的指令还未装入内存，则发生缺页，此时需记录缺页的次数，并将相应页调入内存。
如果4个内存块均已装入该作业，则需进行页面置换，最后显示其物理地址，并转下一条指令。
在所有320指令执行完毕后，请计算并显示作业运行过程中发生的缺页率。
3）置换算法：
最近最久未使用（LRU）算法。
任务要求
通过对页面、页表、地址转换和页面置换过程的模拟，加深对请求调页系统的原理和实现过程的理解。
参考文献
任满杰等《操作系统原理实用教程》电子工业出版社2006
汤子瀛《计算机操作系统》（修订版）西安电子科技大学出版社2001
张尧学史美林《计算机操作系统教程》实验指导清华大学出版社2000
罗宇等《操作系统课程设计》机械工业出版社2005
审查意见
指导教师签字：
教研室主任签字：
年月日
一需求分析
请求调页存储管理方式的模拟是基于LRU算法的设计而设计的，通过学习计算机操作系统中的请求调页存储管理方式的几种算法，我选择了最近最久未使用算法即LRU算法实现请求调叶存储管理，通过具体的程序来模仿LRU的工作机制。
二概要设计
1．数据结构
依据给定的数据信息,数组必须以结构体实现,结构类型的层次结构如下:
typedefstructBLOCK//声明一种新类型——物理块类型
{
intpagenum;//页号
intaccessed;//访问字段，其值表示多久未被访问
}BLOCK;
2．函数原型清单:
Voidmain（）;//主函数
voidinit（intBsize）;//程序初始化函数
intfindExist（intcurpage）;//查找物理块中是否有该页面
intfindSpace（intBsize）;//查找是否有空闲物理块
intfindReplace（）;//查找应予置换的页面
voiddisplay（intBsize）;//显示
voidsuijishu（intr）;//产生320条随机数,显示并存储到temp[320]
voidpagestring（）;//显示调用的页面队列
voidLRU（intBsize）;//LRU算法
3．全局变量：
intBsize;
intpc;//程序计数器，用来记录指令的序号
intn;//缺页计数器，用来记录缺页的次数
staticinttemp[320];//用来存储320条随机数
BLOCKblock[Bsize];//定义一大小为4的物理块数组
三运行环境（软硬件环境）
硬件:
CPU,主板,内存,显示器,硬盘,显卡,键盘等等.
软件:
WINDOWSXP,Visualc++应用软件.
四开发工具和编程语言
开发工具:
Visualc++
编程语言:
c语言
五详细设计
#include
#include
#include
#include
typedefstructBLOCK//声明一种新类型——物理块类型
{
intpagenum;//页号
intaccessed;//访问字段，其值表示多久未被访问
}BLOCK;
intBsize;
BLOCKblock[32];//模拟内存块
intpc;//程序计数器，用来记录指令的序号
intn;//缺页计数器，用来记录缺页的次数
staticinttemp[320];//用来存储320条随机数
//*************************************************************
voidinit（intBsize）;//程序初始化函数
intfindExist（intcurpage）;//查找物理块中是否有该页面
intfindSpace（intBsize）;//查找是否有空闲物理块
intfindReplace（）;//查找应予置换的页面
voiddisplay（intBsize）;//显示
voidsuijishu（intr）;//产生320条随机数,显示并存储到temp[320]
voidpagestring（）;//显示调用的页面队列
voidLRU（intBsize）;//LRU算法
//*************************************************************
voidinit（intBsize）
{
inti;
for（i=0;i{
block[i].pagenum=-1;
block[i].accessed=0;
pc=n=0;
}
}
//-------------------------------------------------------------
intfindExist（intcurpage,intBsize）
{
inti;
for（i=0;i{
if（block[i].pagenum==curpage）
returni;//检测到内存中有该页面，返回block中的位置
}
return-1;
}
//-------------------------------------------------------------
intfindSpace（intBsize）
{
inti;
for（i=0;i{
if（block[i].pagenum==-1）
returni;//找到空闲的block，返回block中的位置
}
return-1;
}
//-------------------------------------------------------------
intfindReplace（intBsize）
{
inti,pos=0;
for（i=0;i{
if（block[i].accessed>block[pos].accessed）
pos=i;//找到应予置换页面，返回BLOCK中位置
}
returnpos;
}
//-------------------------------------------------------------
voiddisplay（intBsize）
{
if（Bsize==4）
{
inti;
for（i=0;i{
if（block[i].pagenum!
=-1）
{printf（"%02d",block[i].pagenum）;
}
}
printf（"\n"）;
}
}
//-------------------------------------------------------------
voidsuijishu（intr）
{
inti,flag=0;
pc=r;
printf（"****按照要求产生的320个随机数：
*******\n"）;
for（i=0;i<320;i++）
{
temp[i]=pc;
if（flag%2==0）pc=++pc%320;
if（flag==1）pc=rand（）%（pc-1）;
if（flag==3）pc=pc+1+（rand（）%（320-（pc+1）））;
flag=++flag%4;
printf（"%03d",temp[i]）;
if（（i+1）%10==0）printf（"\n"）;
}
}
//-------------------------------------------------------------
voidpagestring（）
{
inti;
for（i=0;i<320;i++）
{
printf（"%02d",temp[i]/10）;
if（（i+1）%10==0）printf（"\n"）;
}
}
//-------------------------------------------------------------
voidLRU（intBsize）
{
intexist,space,position;
inti,j,curpage;
init（Bsize）;
for（i=0;i<320;i++）
{
pc=temp[i];
curpage=pc/10;
exist=findExist（curpage,Bsize）;
if（exist==-1）
{
space=findSpace（Bsize）;
if（space!
=-1）
{
block[space].pagenum=curpage;
display（Bsize）;
n=n+1;
}
else
{
position=findReplace（Bsize）;
block[position].pagenum=curpage;
display（Bsize）;
n++;
}
}
elseblock[exist].accessed=-1;//恢复存在的并刚访问过的BLOCK中页面accessed为-1
for（j=0;j<4;j++）
{block[j].accessed++;}
}
if（Bsize==4）
printf（"（LRU）算法在不同内存容量下的命中率为\n"）;
printf（"内存容量为%d",Bsize）;
printf（"的缺页次数:
%d",n）;
printf（"缺页率:
%f",（n/320.0）*100）;
printf（"%%"）;
printf（"命中率:
%f",（1-n/320.0）*100）;
printf（"%%"）;
printf（"\n"）;
}
//-------------------------------------------------------------
//*************************************************************
voidmain（）
{
intt,i,j=1,select;
printf（"请输入第1条指令号（0~320）：
"）;
scanf（"%d",&i）;
while（i>320||i<0）
{
printf（"你输入有误,请重新输入！
\n"）;
printf（"请输入第1条指令号（0~320）：
"）;
scanf（"%d",&i）;
}
while（i>=0&&i<=320）
{
suijishu（i）;
printf（"*****对应的调用页面队列*******\n"）;
pagestring（）;
printf（"******************************\n"）;
init（i）;
printf（"最近最久未使用置换算法LRU:
\n"）;
printf（"******************************\n"）;
for（t=4;t<=32;t++）
LRU（t）;
j=j+1;
printf（"请输入第%d条指令号（0~320）[输入-1结束]：
",j）;
scanf（"%d",&i）;
}
}
六调试分析
（1）.刚开始进行编译时,出现了86个错误和警告,吓了自己一跳,于是就静下心来一点一点分析程序,发现自己竟然那么粗心,不是少了括号就是少了分号,还有一些语法错误,经过慢慢的修改,程序最终顺利运行出来.
（2）.在调试过程中,有时会显示没有错误和警告,但程序会无法执行,或执行到中间就无法在执行了,于是我就用F10进行调试,发现可能出错的子函数,然后进行仔细分析改正,调试成功.
七测试结果
图1输入错误数字的提示信息
图2随机产生的320个数
图3对应的调用页面的队列
图4LRU算法
（1）
图5LRU算法
（2）
图6LRU算法（3）
图7LRU算法（4）
图8LRU算法（5）和计算最近最少使用（LRU）算法在不同内存容量下的命中率
八参考文献
[1]谭浩强《C程序设计》第三版北京清华大学出版社
[2]丁华伟《C语言程序设计系统》第三版北京清华大学出版社
[3]严蔚敏《数据结构》C语言版北京清华大学出版社
课程设计总结
本程序能通过输入第一条指令号（用3位整数代表指令号），产生320个随机数，并以每行10个显示出来。
再把这320个随机数转换成对应的页面号，并以每行10个显示出来。
然后，通过输入选择键，分别执行三个置换算法。
各个置换算法能显示页面置换的情况，缺页次数，和缺页率。
基本实现了对请求调页存储器管理方式的模拟。
本程序的另一个亮点是使用getch（）使程序的执行过程能够暂停。
本程序的不足之处是未实现地址转换功能的显示，自我感觉程序不够精练，可读性不高，还要进一步改进。
由于时间问题，只能留待课程结束后修改。
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