頁(yè)面置換算法課程設(shè)計(jì)(共17頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：頁(yè)面置換算法模擬程序?qū)W院名稱: 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 成績(jī)： 目錄一、 設(shè)計(jì)目的 3二、設(shè)計(jì)題目32.1設(shè)計(jì)內(nèi)容32.2設(shè)計(jì)要求3三、設(shè)計(jì)過(guò)程43.1 FIFO（先進(jìn)先出）43.2 LRU（最近最久未使用）53.3 OPT（最佳置換算法）63.4 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器7四、完整代碼 7五、運(yùn)行結(jié)果演示13 六、設(shè)計(jì)心得16七、參考文獻(xiàn)16一、設(shè)計(jì)目的 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié)之一，也是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的一門重要的專業(yè)課程。操作系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，直接影響整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能和用戶對(duì)計(jì)算機(jī)的使用。一個(gè)精心設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)能極大地?cái)U(kuò)充計(jì)算

2、機(jī)系統(tǒng)的功能，充分發(fā)揮系統(tǒng)中各種設(shè)備的使用效率，提高系統(tǒng)工作的可靠性。由于操作系統(tǒng)涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種軟硬件資源的管理，內(nèi)容比較繁瑣，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。要學(xué)好這門課程，必須把理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，才能取得較好的學(xué)習(xí)效果。 本課程設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)習(xí)完計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程后，進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生更好地掌握操作系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn)方法,加深對(duì)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)理論和重要算法的理解，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。熟悉頁(yè)面置換算法及其實(shí)現(xiàn)，引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法的概念。 二、設(shè)計(jì)題目 ：頁(yè)面置換算法模擬程序 2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容編制頁(yè)面置換算法的模擬程序。2.2設(shè)計(jì)要求1).用隨機(jī)數(shù)方法產(chǎn)生頁(yè)面走向，頁(yè)面走

3、向長(zhǎng)度為L(zhǎng)(15<=L<=20),L由控制臺(tái)輸入。2).根據(jù)頁(yè)面走向，分別采用Optinal、FIFO、LRU算法進(jìn)行頁(yè)面置換，統(tǒng)計(jì)缺頁(yè)率。3).假定可用內(nèi)存塊為m(3<=m<=5)，m由控制臺(tái)輸入，初始時(shí)，作業(yè)頁(yè)面都不在內(nèi)存。4).要求寫出一份詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告。課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)原理、算法實(shí)現(xiàn)、流程圖、源程序、運(yùn)行示例及結(jié)果分析、心得體會(huì)、參考資料等。 3 設(shè)計(jì)過(guò)程3.1 FIFO（先進(jìn)先出）設(shè)計(jì)原理：需要進(jìn)行頁(yè)面置換，即把內(nèi)存中裝入最早的那個(gè)頁(yè)面淘汰，換入當(dāng)前的頁(yè)面。算法流程圖：Yi+把pi的內(nèi)容直接裝入最上面一個(gè)空內(nèi)存塊，i+把page中

4、最先裝入的頁(yè)面置換出去.i+Page是否有空當(dāng)前p中第i個(gè)元素是否已在內(nèi)存中頁(yè)面走向存入數(shù)組p中，內(nèi)存塊用page表示初始化為0開(kāi)始NYN輸出當(dāng)前內(nèi)存塊狀態(tài)結(jié)束3.2 LRU（最近最久未使用）設(shè)計(jì)原理： 開(kāi)始當(dāng)需要淘汰某一頁(yè)時(shí)，選擇離當(dāng)前時(shí)間最近的一段時(shí)間內(nèi)最久沒(méi)有使用過(guò)的頁(yè)先淘汰。該算法的主要出發(fā)點(diǎn)是，如果某頁(yè)被訪問(wèn)了，則它可能馬上還要被訪問(wèn)?；蛘叻催^(guò)來(lái)說(shuō)，如果某頁(yè)很長(zhǎng)時(shí)間未被訪問(wèn)，則它在最近一段時(shí)間也不會(huì)被訪問(wèn)。算法流程圖：頁(yè)面走向存入數(shù)組p中，內(nèi)存塊用page表示初始化為0Y當(dāng)前p中第i個(gè)元素是否已在內(nèi)存i+NNPage是否有空Y結(jié)束把pi的內(nèi)容直接裝入最上面一個(gè)空內(nèi)存塊，i+輸出當(dāng)前內(nèi)

5、存塊狀態(tài)把page中最近最久未使用的頁(yè)面置換出去.i+3.3 OPT（最佳置換算法）設(shè)計(jì)原理：需要進(jìn)行頁(yè)面置換，把內(nèi)存中以后一段時(shí)間都不使用或是使用時(shí)間離現(xiàn)在最遠(yuǎn)的頁(yè)面換出。流程圖 開(kāi)始Yi+ 結(jié)束輸出當(dāng)前內(nèi)存塊狀態(tài)把page中以后一段時(shí)間都不使用或是使用時(shí)間離現(xiàn)在最遠(yuǎn)的換出.i+把pi的內(nèi)容直接裝入最上面一個(gè)空內(nèi)存塊，i+Page是否有空當(dāng)前p中第i個(gè)元素是否已在內(nèi)存頁(yè)面走向存入數(shù)組p中，內(nèi)存塊用page表示初始化為0NNY3.4 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 #include <stdlib.h>#include <time.h> /準(zhǔn)備用時(shí)鐘函數(shù)調(diào)用庫(kù)函數(shù) t=time(NULL

6、);/取時(shí)鐘時(shí)間并存入t調(diào)用庫(kù)函數(shù) srand(t);/用時(shí)間t初始化隨機(jī)數(shù)發(fā)生器調(diào)用 庫(kù)函數(shù) x=rand( )%10+1;/返回一個(gè)110之間的隨機(jī)數(shù) 四完整代碼#include<iostream.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <stdio.h>#define L 20/頁(yè)面走向長(zhǎng)度最大為20int M; /內(nèi)存塊struct Pro/定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體 int num,time; Input(int m,Pro pL)/打印頁(yè)面走向狀態(tài) cout<<"請(qǐng)輸入實(shí)

7、際頁(yè)面走向長(zhǎng)度L(15<=L<=20)：" do cin>>m; if(m>20|m<15)cout<<"實(shí)際頁(yè)面長(zhǎng)度須在1520之間;請(qǐng)重新輸入L： " else break; while(1); int i,j; j=time(NULL);/取時(shí)鐘時(shí)間 srand(j);/以時(shí)鐘時(shí)間x為種子，初始化隨機(jī)數(shù)發(fā)生器cout<<"輸出隨機(jī)數(shù): " for(i=0;i<m;i+) pi.num=rand( )%10+1;/產(chǎn)生1到10之間的隨即數(shù)放到數(shù)組p中 pi.time=0;co

8、ut<<pi.num<<" " cout<<endl; return m;void print(Pro *page1)/打印當(dāng)前的頁(yè)面 Pro *page=new ProM; page=page1; for(int i=0;i<M;i+) cout<<pagei.num<<" " cout<<endl;int Search(int e,Pro *page1 )/尋找內(nèi)存塊中與e相同的塊號(hào) Pro *page=new ProM; page=page1; for(int i=0;i

9、<M;i+)if(e=pagei.num)return i;/返回i值 return -1;int Max(Pro *page1)/尋找最近最長(zhǎng)未使用的頁(yè)面 Pro *page=new ProM; page=page1; int e=page0.time,i=0; while(i<M)/找出離現(xiàn)在時(shí)間最長(zhǎng)的頁(yè)面 if(e<pagei.time) e=pagei.time; i+; for( i=0;i<M;i+)if(e=pagei.time)return i;/找到離現(xiàn)在時(shí)間最長(zhǎng)的頁(yè)面返回其塊號(hào) return -1;int Count(Pro *page1,int i

10、,int t,Pro pL)/記錄當(dāng)前內(nèi)存塊中頁(yè)面離下次使用間隔長(zhǎng)度 Pro *page=new ProM; page=page1; int count=0; for(int j=i;j<L;j+) if(paget.num=pj.num )break;/當(dāng)前頁(yè)面再次被訪問(wèn)時(shí)循環(huán)結(jié)束 else count+;/否則count+1 return count;/返回count的值 int main() int c; int m=0,t=0;float n=0;Pro pL; m=Input(m,p);/調(diào)用input函數(shù)，返回m值 cout<<"請(qǐng)輸入可用內(nèi)存頁(yè)面數(shù)m(

11、35): " do cin>>M;if(M>5|M<3)cout<<"內(nèi)存塊m須在35之間，請(qǐng)重新輸入m： "else break;while(1); Pro *page=new ProM; do for(int i=0;i<M;i+)/初試化頁(yè)面基本情況 pagei.num=0; pagei.time=m-1-i; i=0; cout<<"1:FIFO頁(yè)面置換"<<endl; cout<<"2:LRU頁(yè)面置換"<<endl; cout

12、<<"3:OPT頁(yè)面置換"<<endl; cout<<"按其它鍵結(jié)束程序；"<<endl; cin>>c; if(c=1)/FIFO頁(yè)面置換 n=0;cout<<" * "<<endl;cout<<endl; cout<<" FIFO算法頁(yè)面置換情況如下: "<<endl;cout<<endl; cout<<" * "<<endl; whil

13、e(i<m) if(Search(pi.num,page)>=0)/當(dāng)前頁(yè)面在內(nèi)存中 cout<<pi.num<<" "/輸出當(dāng)前頁(yè)pi.numcout<<"不缺頁(yè)"<<endl;i+;/i加1 else /當(dāng)前頁(yè)不在內(nèi)存中 if(t=M)t=0; else n+;/缺頁(yè)次數(shù)加1 paget.num=pi.num;/把當(dāng)前頁(yè)面放入內(nèi)存中 cout<<pi.num<<" " print(page);/打印當(dāng)前頁(yè)面 t+;/下一個(gè)內(nèi)存塊i+;/指向下一個(gè)頁(yè)

14、面 cout<<"缺頁(yè)次數(shù)："<<n<<" 缺頁(yè)率："<<n/m<<endl; if(c=2)/LRU頁(yè)面置換 n=0; cout<<" * "<<endl;cout<<endl; cout<<" LRU算法頁(yè)面置換情況如下: "<<endl; cout<<endl;cout<<" * "<<endl; while(i<m) int a

15、; t=Search(pi.num,page); if(t>=0)/如果已在內(nèi)存塊中 paget.time=0;/把與它相同的內(nèi)存塊的時(shí)間置0for(a=0;a<M;a+)if(a!=t)pagea.time+;/其它的時(shí)間加1 cout<<pi.num<<" "cout<<"不缺頁(yè)"<<endl; else/如果不在內(nèi)存塊中 n+; /缺頁(yè)次數(shù)加1 t=Max(page);/返回最近最久未使用的塊號(hào)賦值給t paget.num=pi.num;/進(jìn)行替換 paget.time=0;/替換后時(shí)間置

16、為0 cout<<pi.num<<" "print(page);for(a=0;a<M;a+)if(a!=t)pagea.time+;/其它的時(shí)間加1 i+; cout<<"缺頁(yè)次數(shù)："<<n<<" 缺頁(yè)率："<<n/m<<endl; if(c=3)/OPT頁(yè)面置換 n=0;cout<<" * "<<endl;cout<<endl;cout<<" OPT算法置換情況如下

17、:"<<endl;cout<<endl;cout<<" * "<<endl; while(i<m)if(Search(pi.num,page)>=0)/如果已在內(nèi)存塊中 cout<<pi.num<<" "cout<<"不缺頁(yè)"<<endl;i+;else/如果不在內(nèi)存塊中int a=0; for(t=0;t<M;t+)if(paget.num=0)a+;/記錄空的內(nèi)存塊數(shù)if(a!=0)/有空內(nèi)存塊int q=M

18、;for(t=0;t<M;t+)if(paget.num=0&&q>t)q=t;/把空內(nèi)存塊中塊號(hào)最小的找出來(lái)pageq.num=pi.num;n+; cout<<pi.num<<" "print(page);i+;elseint temp=0,s;for(t=0;t<M;t+)/尋找內(nèi)存塊中下次使用離現(xiàn)在最久的頁(yè)面if(temp<Count(page,i,t,p)temp=Count(page,i,t,p);s=t;/把找到的塊號(hào)賦給spages.num=pi.num; n+; cout<<pi.num<<" " print(page); i+;cout<<"缺頁(yè)次數(shù)："<<n<<" 缺頁(yè)率："<<n/m<<endl;while(c=1|c=2|c=3); return 0; 五運(yùn)行結(jié)果演示 六.設(shè)計(jì)心得通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，不僅讓我了解了三種頁(yè)面置換算法，即FIFO（先進(jìn)先出）、LRU（最近最久未使用）、OPT（最佳置換）算法