操作系统课程设计全局页面替换算法.docx

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操作系统课程设计全局页面替换算法

操作系统课程设计（全局页面替换算法）

长治学院

课程设计报告

课程名称:

操作系统课程设计

设计题目:

全局页面置换策略（FIFO算法）

系别:

计算机系专业:

计算机科学与技术组别:

第六组学生姓名:

李俊瑞学号:

08407112起止日期:

2011年6月28日~2011年7月3日指导教师:

王崇霞

1、需求分析.........................................................................................1

1.1.课程设计题目..............................................................................1

1.2课程设计任务及要求..................................................................1

1.3课程设计思想..............................................................................1

1.4软、硬件运行环境及开发工具..................................................1

2、总体设计.........................................................................................2

2.1.系统总体结构流程图..................................................................2

2.2程序设计及模块介绍..................................................................23、详细设计.........................................................................................3

3.1.数据结构设计..............................................................................3

3.2程序流程图.................................................................................3

3.3具体代码设计..............................................................................34、调试.................................................................................................75、总结与体会.....................................................................................86、参考文献.........................................................................................9

1、需求分析

1.1课程设计题目

全局页面置换策略（先进先出算法）

1.2课程设计任务及要求

1、设计主界面以灵活选择某算法，实现先进先出算法（FIFO）

2、给出实现方案（包括数据结构和模块说明等）

3、画出程序的基本结构框图和流程图

4、分析说明每一部分程序的的设计思路

5、实现源代码

6、按期提交完整的程序代码和可执行程序

7、根据要求完成课程设计报告

8、总结

1.3课程设计思想

首先输入页面号，根据页面号的次序采用FIFO算法来查看缺页状况和缺页率。

先进先出算法（FIFO）总是先淘汰最先调入主存的页面。

设计目的:

通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟程序，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。

1.4软、硬件运行环境及开发环境

运行环境:

a.CPU:

Intel575@2.00GHz

b.20G以上硬盘空间

c.操作系统:

MicrosoftWindowsXP开发工具:

Microsoftvisualc++6.0

1

2（总体设计

2.1.系统总体结构流程图:

开始

输入页面号

主界面

X=（1-4）

X=0执行相应操作选择序号X

y是否输入页

面号y/n

n结束

-1系统总体结构流程图图2

2.2程序设计及模块介绍:

核心程序如下:

for（j=1;j<=3;j++）

{

k=q->front+j;

if（a[i]==q->que[k]）

{

cout<

"<

hit++;

f++;

}

模块介绍:

先进先出页面置换算法（FIFO）是基于程序局部性原理来考虑的，认为驻留时

间最长的也不再使用得到可能性较大。

FIFO算法的一种实现方法是系统设置一

张具有n个元素的页面表，在程序中采用数组建立动态顺序表来进行代码的编写

及模块的设计。

2

3、详细设计

3.1数据结构设计

#include#defineMAX100

#defineflag@

typedefstruct

{

intfront,rear;

intque[MAX];

}queue;

intmax（inta,intb）

{return（a>b?

a:

b）;}

3.2程序流程图

先进先出页面置换算法（FIFO）的程序流程图如下:

开始

输入页面号

主界面

X=1X=0执行FIFO算法选择序号X

y是否输入页

面号y/n

n

结束

图3-1程序流程图

3.3.具体代码设计

//先来先服务A

voidFIFO（queue*q,inta[],intn）

3

{

intk,f=0,i,j,m;

doublehit=0;

for（i=0;i

{f=0;

if（（q->rear-q->front）<3）

{

for（j=1;j<=q->rear-q->front;j++）//未满时的命中判断

{

k=q->front+j;

if（a[i]==q->que[k]）

{

cout<

"<

hit++;

f++;

}

}

if（f==0）

{

q->rear++;

->que[q->rear]=a[i];q

}

}

else

{

for（j=1;j<=3;j++）//已满时的命中判断

{

k=q->front+j;

if（a[i]==q->que[k]）

{

cout<

"<

hit++;

f++;

}

}

if（f==0）

{

q->front++;

q->rear++;

q->que[q->rear]=a[i];

}

}

for（m=q->front+1;m<=q->rear;m++）

{

4

cout<que[m]<<'\t';

}

cout<

}

cout<<"FIFO算法的命中率为"<<（hit/n）*100<<"%"<

}

//主函数

voidmain（）

{

charch='y';

while（ch=='y'）

{

queue*q=newqueue;

q->front=q->rear=-1;

queue*p=newqueue;

p->front=p->rear=-1;

queue*m=newqueue;

m->front=m->rear=-1;

intdata[100];

inti=0;

intx;

chary;

cout<<"请输入页面号（以@结束）:

"<

while

（1）

{

A:

cin>>y;

if（（y<48||y>57）&&（y!

='@'））

{

cout<<"请输入数字!

"<

gotoA;

}

if（y=='@'）

break;

x=y-48;

data[i]=x;

i++;

}

while

（1）

{

cout<<"************欢迎进行测试***************"<

cout<<"**"<

cout<<"*1.先进先出算法（FIFO）*"<

cout<<"*2.最近最久未使用算法（LRU）*"<

cout<<"*3.最佳置换算法（OPT）*"<

5

cout<<"*4.算法之间的对比分析*"<

cout<<"*5.结束本次算法*"<

cout<<"**"<

cout<<"***************************************"<

charz;

Y:

cout<<"请输入你需要的操作序号（1--5）:

"<

cin>>z;

switch（z）

{

case'1':

{

cout<<"FIFO算法:

"<

FIFO（q,data,i）;

break;

}

case'2':

{

cout<<"LRU算法:

"<

LRU（p,data,i）;

break;

}

case'3':

{

cout<<"OPT算法:

"<

OPT（m,data,i）;

break;

}

case'4':

{

cout<<"1.先进先出置换算法（FIFO）:

选择最先进入内存的页面予以淘汰。

"<

cout<<"2.最近最久未使用算法（LRU）:

选择在最近一段时间内最久没有使用过的页，把它淘汰。

"<

cout<<"3.最佳置换算法（OPT）:

选择以后永不使用或在最长时间内不再被访问的内存页面予以淘汰。

"<

break;

}

case'5':

gotol;

default:

{cout<<"输入有误!

"<

gotoY;

}

}

}

l:

cout<<"是否重新输入页面号（y/n）:

"<

cin>>ch;

}

}

6

4、调试

程序经编译链接后生成可执行文件，运行该程序进行调试，具体过程如下:

4.1输入页面号，如下图所示:

图4-1输入页面号4.2进入主界面，如下图所示:

图4-2主界面4.3输入序号1，选择FIFO置换算法，结果如下图所示:

图4-3FIFO置换算法

4.4输入序号0，退出程序，如下图所示:

7

图4-4退出程序

5、总结与体会

FIFO的基本思想是用队列存储内存中的页面，队列的特点是先进先出，与该算法是一致的，所以每当发生缺页时，就从对头删除一页，而从队尾加入缺页。

或者借助辅助数组time[mSIZE]记录物理中对应页面的进入时间，每次需要置换时换出最小的页面。

通过这次课程设计，我对全局页面置换策略有了更深刻的认识，对于FIFO置换算法来讲，其淘汰的页面是最先调入主存的页面，它是基于程序局部性原理来考虑的。

在课程设计的过程中也遇到不少困难，不过在同学和老师的帮助下勉强完成了自己的任务，不过自己在这方面的知识和认识有了更进一步的了解。

最后，感谢王崇霞老师还有帮助过我的同学。

在课程设计之初老师帮助我分析题目，以及实现方法，讲解整个软件的思路、过程，为以后的学习及考研打好了很好的基础。

6、参考文献

[1]孙忠秀.操作系统教程（第四版）:

高等教育出版社,2009.[2]马石安,魏文平.VisualC++程序设计与应用教程.北京:

清华大学出版社,2007.

[3]郑莉,张瑞丰.C++语言程序设计（第3版）.北京:

清华大学出版社,2004.[4].严蔚敏，吴伟民.数据结构.北京:

清华大学出版社,2005.

8

指导教师评语:

指导教师签名:

年月日

权重成绩项目

0.11、设计过程中出勤、学习态度等方面成

0.4绩2、设计技术水平

评0.23、编程风格

定

0.34、设计报告书写及图纸规范程度

总成绩

9