操作系统课程设计.doc
操作系统原理及应用课程设计报告虚拟存储区和内存工作区 学院（系）： 计算机科学与工程学院 班 级： 107030702 学号 26 学生姓名： 许永顺 指导教师： 周 敏 时间： 从 2009 年 12 月21日 到 2009 年12月26日 目录一、课程设计的目的 3二、课程设计内容及要求3三、实现原理3四、流程图14五、软件运行环境及限制23六、结果输出及分析23七、心的体会28八、参考文献28虚拟存储器和内存工作区一、 课程设计的目的本课程设计是学生学习完计算机操作系统课程后，进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，让学生更好地掌握操作系统的原理及实现方法,加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。二、 课程设计内容及要求设计一个虚拟存储区和内存工作区,编程序演示下述算法的具体实现过程,并计算访问命中率。要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现：1、先进先出算法（FIFO）2、最近最久未使用算法（LRU）3、最佳置换算法（OPT）三、 实现原理设计思想： 在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据，送磁盘的对换区中。但应将哪个页面调出，所以需要根据一定的算法来确定。以下分别是三个算法的设计思想。OPTIMAL：最佳置换算法。其所选择的被淘汰页面，将是以后永不使用的，或是在最长（未来）时间内不再被访问的页面。FIFO：先进先出置换算法。该算法总是淘汰最先进入内存的页面，既选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。LRU：最近最久未使用置换算法。该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间数组flagpsize，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其flagpsize数组中值最大的给予淘汰。源代码如下:#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#define bsize 3 /物理块大小#define psize 8 /进程大小int phbbsize=0; /物理块标号int propsize=0; /进程序列号int flagbsize = 0; /进程等待次数(存放最久未被使用的进程标志)int i = 0, j = 0,k = 0; /i表示进程序列号,j表示物理块号int m = -1, n = -1; /物理块空闲和进程是否相同判断标志int max = -1,maxflag = 0; /标记替换物理块进程下标int count = 0; /统计页面缺页次数/*/随机产生序列号函数/*void build()int i = 0; for(i=0; i<psize; i+) proi = 10*rand()/(RAND_MAX+1)+1; printf("%d ",proi); printf("n");/*/查找空闲物理块/*int searchpb()for(j=0; j<bsize; j+) if(phbj = 0) m = j; return m; break; return -1;/*/查找相同进程/*int searchpro()for(j = 0; j < bsize; j+) if(phbj = proi) n = j; return j; return -1;/*/初始化内存/*void empty()for(i=0;i<bsize;i+)phbi=0; count=0; /计数器置零/*/最佳置换算法/*void Optimal() for(i = 0; i<psize; i+) m=searchpb(); /查找空闲物理块,返回-1则不存在空闲物理块 n=searchpro(); /查找相同进程，返回值-1则不存在相同进程 if(n = -1) /不存在相同进程 if(m != -1) /存在空闲物理块 phbm = proi; /进程入驻物理块 count+; m = -1; /再度初始化m else /不存在空闲物理块（就需给被替换的物理块做标记） for(int k=0; k<bsize; k+) for(int j=i; j<psize; j+) if(phbk != proj) /找不到相同的进程 flagk = 1000; /将来不会用，设置flag为一个很大数 else /找到相同的进程 flagk = j; break; /找flag值最大的（就是找到要被替换的物理块） for(j = 0; j < bsize;j+) if(flagj>maxflag) maxflag = flagj; /要替换的物理块 max = j; /要替换的物理块下标号 phbmax=proi; /置换 count+; /再度初始化flag for(j=0;j<bsize;j+) flagj=0; flagmax=0; /置换完毕，初始化该标志（以便下次判断） max = -1; maxflag = 0; n=-1; else /存在相同的进程 phbn = proi; /直接调入进程 max = -1; maxflag = 0; n = -1; for(j = 0 ;j < bsize; j+) printf("%d ",phbj); printf("n"); printf("页面缺页次数为:%dn",count); printf("n");/*/先进先出页面置换算法/*void FIFO() for(i = 0; i<psize; i+) m=searchpb(); n=searchpro();/找flag值最大的 for(j = 0; j < bsize;j+) if(flagj>maxflag) maxflag = flagj; max = j; if(n = -1) /不存在相同进程 if(m != -1) /存在空闲物理块 phbm = proi; /进程号填入该空闲物理块 count+; flagm = 0; for(j = 0;j <= m; j+) flagj+; m = -1; else /不存在空闲物理块 phbmax = proi; flagmax = 0; for(j = 0;j < bsize; j+) flagj+; max = -1; maxflag = 0; count+; else /存在相同的进程 phbn = proi; for(j = 0;j < bsize; j+) flagj+; n = -1; for(j = 0 ;j < bsize; j+) printf("%d ",phbj); printf("n"); printf("缺页次数为：%dn",count);printf("n");/*/最久未使用算法/*void LRU() for(i = 0; i<psize; i+) m=searchpb(); n=searchpro(); /找flag值最大的 for(j = 0; j < bsize;j+) if(flagj>maxflag) maxflag = flagj; max = j; if(n = -1) /不存在相同进程 if(m != -1) /存在空闲物理块 phbm = proi; count+; flagm = 0; for(j = 0;j <= m; j+) flagj+; m = -1; else /不存在空闲物理块 phbmax = proi; flagmax = 0; for(j = 0;j < bsize; j+) flagj+; max = -1; maxflag = 0; count+; /置换 else /存在相同的进程 phbn = proi; flagn = 0; /刚进入物理块的进程等待次数重设 if(m != -1) /若存在空闲物理块 flagm = 0; /进程等待次数重设 for(j = 0;j < bsize; j+) flagj+; max = -1; maxflag = 0; n = -1; for(j = 0 ;j < bsize; j+) printf("%d ",phbj); printf("n"); printf("页面缺页次数为:%dn",count); printf("n");/*/主函数/*void main()int sel;do printf("ttt-ttt");printf("ttt -欢迎进入操作系统界面- ttt");printf("ttt-tttn");printf("tttttt"); printf("ttt 虚拟内存 ttt");printf("ttt-ttt"); printf("ttt 1、最佳置换(Optimal) ttt");printf("ttt-ttt"); printf("ttt 2、先进先出(FIFO) ttt");printf("ttt-ttt"); printf("ttt 3、最久未使用(LRU) ttt");printf("ttt-ttt");printf("ttt 4、初始化内存 ttt");printf("ttt-ttt");printf("ttt 0、退出(Exit) ttt"); printf("ttttttn");printf("随机产生一个进程序列号为：n"); build(); printf("请选择置换算法(0/1/2/3):"); scanf("%d",&sel); switch(sel) case 0:printf("ttt -再见！- tttn");break; case 1:printf("置换算法n");Optimal();system("pause");break; case 2:printf("先进先出算法n");FIFO();system("pause");break; case 3:printf("最久未使用法n");LRU();system("pause");break; case 4:empty();system("pause");printf("n");break; default:printf("请输入正确的选项号！");printf("nn");break;while(sel!=0);四、 流程图 查找空闲物理块流程图查找相同进程流程图产生随机数流程图 查找空闲物理块流程图查找相同进程流程图最佳置换算法流程图先进先出置换算法流程图 最久未使用流程图主函数流程图五、 软件运行环境及限制实验软件平台：Windows xp ,Viso实现语言：C语言六、 结果输出及分析 运行结果截图如下： 最佳置换算法实现结果输出截图结果分析： i=0时，存在空闲块，调入页面直到i=3，物理块满，采用最佳置换算法，由于进程9和8与物理块的页面相同，所以不需要调入9和8页面；当i=5时，由于物理块中不存在与进程6相同的页面，且物理块中2最久未被使用，因此6替代2；同理，可得到以上结果。 先进先出置换算法结果截图结果分析： i=0到i=2物理块存在空闲，直接调入页面，当i=3时，物理块满，采用先进先出页面置换算法，5先进来，7替换5，如此，直至程序结束。结果分析： i=0和i=2时，存在空闲物理块，直接调入缺页进入内存，i=1时，由于进程与物理块中的进程相同，则不调入；i=4时，4替换9，如此，直至程序运行结束。 最久未使用置换算法截图 退出系统截图七、 心得体会经过一学期的学习，对操作系统基础知识有了一定的掌握，特别是对内存的分配、内存管理和页面置换等有了更好的掌握。尤其时最后这几个星期，完成了操作系统课程设计，对这些知识可以说很好的巩固了一遍，对一些不太清楚理解不透彻的知识盲点有了更清晰的认识。在这过程中，我深深体会了团队协作的重要性，一个人的思维终究时有局限性的，多一个人多一份力量，多一种解决的方法，哪怕只是一次小小的课程设计，也可以让我们受益良久。八、 参考文献一、计算机操作系统 西安电子科技大学出版社 汤小丹 梁红兵 哲凤屏 汤子赢 编著 二、C语言程序设计 清华大学出版社
