操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)頁(yè)面置換算法C語(yǔ)言

1、頁(yè)面置換算法的演示一題目要求：設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬存儲(chǔ)區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)，編程序演示下述算法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并計(jì)算訪問(wèn)命中率：要求設(shè)計(jì)主界面以靈活選擇某算法，且以下算法都要實(shí)現(xiàn)1) 最佳置換算法(opt)：將以后永不使用的或許是在最長(zhǎng)(未來(lái))時(shí)間內(nèi)不再被訪問(wèn)的頁(yè)面換出。2) 先進(jìn)先出算法(fifo)：淘汰最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面，即選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最久的頁(yè)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頁(yè)面。4) 最不經(jīng)常使用算法(lfu)二實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、用c語(yǔ)言編寫opt、fifo、lru，lfu四種置換算法。2、熟悉內(nèi)存分頁(yè)管理策略。3、了解頁(yè)面置換的算法。4、掌握一般常用的調(diào)度算

2、法。5、根據(jù)方案使算法得以模擬實(shí)現(xiàn)。6、鍛煉知識(shí)的運(yùn)用能力和實(shí)踐能力。三相關(guān)知識(shí)：1虛擬存儲(chǔ)器的引入： 局部性原理：程序在執(zhí)行時(shí)在一較短時(shí)間內(nèi)僅限于某個(gè)部分；相應(yīng)的，它所訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間也局限于某個(gè)區(qū)域，它主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：時(shí)間局限性和空間局限性。2虛擬存儲(chǔ)器的定義： 虛擬存儲(chǔ)器是只具有請(qǐng)求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對(duì)內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充的一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)。3虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方式： 分頁(yè)請(qǐng)求系統(tǒng)，它是在分頁(yè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了請(qǐng)求調(diào)頁(yè)功能、頁(yè)面置換功能所形成的頁(yè)面形式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。 請(qǐng)求分段系統(tǒng)，它是在分段系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了請(qǐng)求調(diào)段及分段置換功能后，所形成的段式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。4頁(yè)面分配：

3、平均分配算法，是將系統(tǒng)中所有可供分配的物理塊，平均分配給各個(gè)進(jìn)程。 按比例分配算法，根據(jù)進(jìn)程的大小按比例分配物理塊。 考慮優(yōu)先的分配算法，把內(nèi)存中可供分配的所有物理塊分成兩部分：一部分按比例地分配給各進(jìn)程；另一部分則根據(jù)個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)，適當(dāng)?shù)脑黾悠湎鄳?yīng)份額后，分配給各進(jìn)程。5頁(yè)面置換算法：常用的頁(yè)面置換算法有opt、fifo、lru、clock、lfu、pba等。四設(shè)計(jì)思想： 選擇置換算法，先輸入所有頁(yè)面號(hào)，為系統(tǒng)分配物理塊，依次進(jìn)行置換：opt基本思想：是用一維數(shù)組pagepsize存儲(chǔ)頁(yè)面號(hào)序列，memerymsize是存儲(chǔ)裝入物理塊中的頁(yè)面。數(shù)組nextmsize記錄物理塊中對(duì)應(yīng)頁(yè)面的最

4、后訪問(wèn)時(shí)間。每當(dāng)發(fā)生缺頁(yè)時(shí)，就從物理塊中找出最后訪問(wèn)時(shí)間最大的頁(yè)面，調(diào)出該頁(yè)，換入所缺的頁(yè)面。【特別聲明】若物理塊中的頁(yè)面都不再使用，則每次都置換物理塊中第一個(gè)位置的頁(yè)面。fifo基本思想：是用隊(duì)列存儲(chǔ)內(nèi)存中的頁(yè)面，隊(duì)列的特點(diǎn)是先進(jìn)先出，與該算法是一致的，所以每當(dāng)發(fā)生缺頁(yè)時(shí)，就從隊(duì)頭刪除一頁(yè)，而從隊(duì)尾加入缺頁(yè)。或者借助輔助數(shù)組timemsize記錄物理塊中對(duì)應(yīng)頁(yè)面的進(jìn)入時(shí)間，每次需要置換時(shí)換出進(jìn)入時(shí)間最小的頁(yè)面。lru基本思想：是用一維數(shù)組pagepsize存儲(chǔ)頁(yè)面號(hào)序列，memerymsize是存儲(chǔ)裝入物理塊中的頁(yè)面。數(shù)組flag10標(biāo)記頁(yè)面的訪問(wèn)時(shí)間。每當(dāng)使用頁(yè)面時(shí)，刷新訪問(wèn)時(shí)間。發(fā)生缺頁(yè)

5、時(shí)，就從物理塊中頁(yè)面標(biāo)記最小的一頁(yè)，調(diào)出該頁(yè)，換入所缺的頁(yè)面。五流程圖：如下頁(yè)所示將頁(yè)號(hào)放入物理塊中，編號(hào)加1引用串編號(hào)大于物理塊數(shù)?載入頁(yè)號(hào)序列，從第0個(gè)得到頁(yè)號(hào)開(kāi)始頁(yè)號(hào)在物理塊中?根據(jù)選擇的置換算法完成置換頁(yè)號(hào)序列載完?結(jié)束是否是是是是六源代碼：如下頁(yè)所示【使用c語(yǔ)言】#include #include /*全局變量*/int msize; /*物理塊數(shù)*/int psize; /*頁(yè)面號(hào)引用串個(gè)數(shù)*/static int memery10=0; /*物理塊中的頁(yè)號(hào)*/static int page100=0; /*頁(yè)面號(hào)引用串*/static int temp10010=0; /*輔助數(shù)

6、組*/*置換算法函數(shù)*/void fifo();void lru();void opt();/*輔助函數(shù)*/void print(unsigned int t);void designby();void download();void mdelay(unsigned int delay);/*主函數(shù)*/void main() int i,k,code;system(color 0a);designby();printf(請(qǐng)按任意鍵進(jìn)行初始化操作. n);printf(n);printf( );getch();system(cls);system(color 0b);printf(請(qǐng)輸入物理塊的

7、個(gè)數(shù)(m=10)：);scanf(%d,&msize);printf(請(qǐng)輸入頁(yè)面號(hào)引用串的個(gè)數(shù)(p=100)：);scanf(%d,&psize);puts(請(qǐng)依次輸入頁(yè)面號(hào)引用串(連續(xù)輸入，無(wú)需隔開(kāi))：);for(i=0;ipsize;i+) scanf(%1d,&pagei);download();system(cls);system(color 0e); do puts(輸入的頁(yè)面號(hào)引用串為：);for(k=0;k=(psize-1)/20;k+)for(i=20*k;(ipsize)&(i);getch();system(cls); while (code!=4);getch();/*

8、載入數(shù)據(jù)*/void download()int i;system(color 0d);printf(n);printf(正在載入數(shù)據(jù)，請(qǐng)稍候 !n);printf(n);printf(loading.n);printf( o);for(i=0;i51;i+)printf(b);for(i=0;i);printf(nfinish.n載入成功，按任意鍵進(jìn)入置換算法選擇界面：);getch();/*設(shè)置延遲*/void mdelay(unsigned int delay) unsigned int i; for(;delay0;delay-) for(i=0;i124;i+) printf( b)

9、; /*顯示設(shè)計(jì)者信息*/ void designby()printf(n);printf( 課題三：頁(yè)面置換算法 n);printf( 學(xué)號(hào)：081001117 n);printf( 姓名：邢磊 n);printf(n);void print(unsigned int t)int i,j,k,l;int flag;for(k=0;k=(psize-1)/20;k+)for(i=20*k;(ipsize)&(i20*(k+1);i+)if(i+1)%20=0)|(i+1)%20)&(i=psize-1)printf(%dn,pagei);elseprintf(%d ,pagei);for(j=

10、0;jmsize;j+)for(i=20*k;(imsize+20*k)&(i=j)printf( |%d|,tempij);elseprintf( | |);for(i=msize+20*k;(ipsize)&(i20*(k+1);i+)for(flag=0,l=0;lmsize;l+)if(tempil=tempi-1l)flag+;if(flag=msize)/*頁(yè)面在物理塊中*/printf( );elseprintf( |%d|,tempij);/*每行顯示20個(gè)*/if(i%20=0)continue;printf(n);printf(-n);printf(缺頁(yè)次數(shù)：%dtt,t+

11、msize);printf(缺頁(yè)率：%d/%dn,t+msize,psize);printf(置換次數(shù)：%dtt,t);printf(訪問(wèn)命中率：%d%n,(psize-(t+msize)*100/psize);printf(-n);/*計(jì)算過(guò)程延遲*/void compute()int i;printf(正在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，請(qǐng)稍候);for(i=1;i20;i+)mdelay(15);if(i%4=0)printf(bbbbbb bbbbbb);elseprintf();for(i=0;i+30;printf(b);for(i=0;i+30;printf( );for(i=0;i+30;pri

12、ntf(b);/*先進(jìn)先出頁(yè)面置換算法*/void fifo() int memery10=0; int time10=0; /*記錄進(jìn)入物理塊的時(shí)間*/ int i,j,k,m; int max=0; /*記錄換出頁(yè)*/ int count=0; /*記錄置換次數(shù)*/*前msize個(gè)數(shù)直接放入*/ for(i=0;imsize;i+) memeryi=pagei; timei=i; for(j=0;jmsize;j+)tempij=memeryj; for(i=msize;ipsize;i+) /*判斷新頁(yè)面號(hào)是否在物理塊中*/ for(j=0,k=0;jmsize;j+) if(memer

13、yj!=pagei) k+; if(k=msize) /*如果不在物理塊中*/ count+;/*計(jì)算換出頁(yè)*/ max=time0time1?0:1;for(m=2;mmsize;m+)if(timemtimemax)max=m; memerymax=pagei; timemax=i; /*記錄該頁(yè)進(jìn)入物理塊的時(shí)間*/ for(j=0;jmsize;j+)tempij=memeryj; else for(j=0;jmsize;j+)tempij=memeryj; compute();print(count);/*最近最久未使用置換算法*/void lru() int memery10=0;

14、int flag10=0; /*記錄頁(yè)面的訪問(wèn)時(shí)間*/ int i,j,k,m; int max=0; /*記錄換出頁(yè)*/ int count=0; /*記錄置換次數(shù)*/*前msize個(gè)數(shù)直接放入*/ for(i=0;imsize;i+) memeryi=pagei; flagi=i; for(j=0;jmsize;j+)tempij=memeryj; for(i=msize;ipsize;i+) /*判斷新頁(yè)面號(hào)是否在物理塊中*/ for(j=0,k=0;jmsize;j+) if(memeryj!=pagei) k+; else flagj=i; /*刷新該頁(yè)的訪問(wèn)時(shí)間*/ if(k=ms

15、ize) /*如果不在物理塊中*/ count+;/*計(jì)算換出頁(yè)*/ max=flag0flag1?0:1;for(m=2;mmsize;m+)if(flagmflagmax)max=m; memerymax=pagei; flagmax=i; /*記錄該頁(yè)的訪問(wèn)時(shí)間*/ for(j=0;jmsize;j+)tempij=memeryj; else for(j=0;jmsize;j+)tempij=memeryj; compute();print(count);/*最佳置換算法*/void opt() int memery10=0; int next10=0; /*記錄下一次訪問(wèn)時(shí)間*/ in

16、t i,j,k,l,m; int max; /*記錄換出頁(yè)*/ int count=0; /*記錄置換次數(shù)*/*前msize個(gè)數(shù)直接放入*/ for(i=0;imsize;i+) memeryi=pagei; for(j=0;jmsize;j+)tempij=memeryj; for(i=msize;ipsize;i+) /*判斷新頁(yè)面號(hào)是否在物理塊中*/ for(j=0,k=0;jmsize;j+) if(memeryj!=pagei) k+; if(k=msize) /*如果不在物理塊中*/ count+;/*得到物理快中各頁(yè)下一次訪問(wèn)時(shí)間*/for(m=0;mmsize;m+)for(l=i+1;l=next1?0:1;for(m=2;mnextmax)max=m;/*下一次訪問(wèn)時(shí)間都為psize,則置換物理塊中第一個(gè)*/memerymax=pagei;for(j=0;jmsize;j+)tempij=memeryj; else for(j=0;jmsize;j+)tempij=memeryj; compute();print(count