操作系统课程设计说明书--基于Linux的模拟存储器管理的设计与实现.docx

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1、操作系统课程设计说明书学院、系：软件学院专业：软件工程设计题目：基于1inUX的模拟存储器管理的设计与实现1.需求分析设计内容：1、在内存开辟两块存储空间，分别模拟内存和外存，大小分别是8M,25”。2、给定三个文件A,B,C,大小分别是4.2M,8M和9.8M。模拟其并发执行过程。3、每个进程在内存中固定分配4个页面，缺页时分别采用四种置换算法(FIFO,1RU,NUR,OPT)进行置换。4、假定页面大小为512K,进程执行时页面调度顺序要求手动输入。要求：要求在屏幕上输出各进程页面置换过程(以图表形式描述)以及每种页面置换算法的缺页率和置换率，并对比各算法的优劣。实验目的：1、用C语言编写

2、OPT、FIFO、1RU,1F1J四种置换算法。2、熟悉内存分页管理策略。3、了解页面置换的算法。4、掌握一般常用的调度算法。5、根据方案使算法得以模拟实现。6、锻炼知识的运用能力和实践能力。相关知识：1 .虚拟存储器的引入：局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所访问的存储空间也局限于某个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。2 .虚拟存储器的定义：虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。3 .虚拟存储器的实现方式：分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式

3、虚拟存储系统。请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。4 .页面分配：平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。5 .页面置换算法：常用的页面置换算法有OPT、FIFO、1RU、C1ock、1FU、PBA等。2 .总体设计设计思想：选择置换算法，先输入所有页面号，为系统分配物理块，依次进行置换：OPT基本思想：是用

4、一维数组PagepSIZE存储页面号序列，memcrymSIZE是存储装入物理块中的页面。数组ncxtmSIZE记录物理块中对应页面的最后访问时间。每当发生缺页时，就从物理块中找出最后访问时间最大的页面，调出该页，换入所缺的页面。FIFO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，就从队头删除一页，而从队尾加入缺页。或者借助辅助数组timeDnSIZE记录物理块中对应页面的进入时间，每次需要置换时换出进入时间最小的页面。1RU基本思想：是用一维数组pagepSIZE存储页面号序列，memorymSIZE是存储装入物理块中的页面。数组f1ag1

5、0标记页面的访问时间。每当使用页面时，刷新访问时间。发生缺页时，就从物理块中页面标记最小的一页，调出该页，换入所缺的页面。3 .详细设计代码inc1ude#inc1udedefineN4#defin#inc1udeesize320typedefstructPageintpagenum;intf1ag_A;访问位intf1ag_M;修改位intread_orWrite;。表示不被修改，1表示被修改PAGE;typedefstructB1ockintb1ock_num;块号PAGEpage;所装页的信息structB1ock*next;B1OCK,*B1OCK11ST;intaddress;指令地

6、址PAGEpage;对应页的信息)INSTRUCTION,*INSTRUCTION1IST;INSTRUCTIONinstructionssize;定义320个指令B1OCK1ISTb1ockhead;块的头指针intb1ockSize=0;/*全局变量*/intmSIZE;/*物理块数*/intpSIZE;/*页面号引用串个数*/staticintmemery10=0;/*物理块中的页号*/staticintpage100=0;/*页面号引用串*/staticinttemp10010=0;/*辅助数组*/*置换算法函数*/voidFIFOO;void1RUO；voidOPTO;voidNRO

7、;*辅助函数*/voiddisp1ay(INSTRUCTIONinstructions);voidshow_physica1_address(B1OCK1ISTp,INSTRUCTIONinstructions);intFind_pageinb1ock(INSTRUCTIONinstructions,B1OCK1ISTp);void1oadpage(PAGEpage);intcscanf1(B1OCK1ISTp);intcscanf2(B1OCK1ISTp);intcscanf3(B1OCK1ISTp);voidassignment(B1OCK1ISTp,INSTRUCTIONinstruct

8、ions);voidrep1ace_page(INSTRUCTIONinstructions,B1OCK1ISTp);B1OCK1ISTIniVb1ockO;voidInit_Instructions();voidprint(unsignedintt);voiddesignByO;voiddown1oadO;voidmDe1ay(unsignedintDe1ay);*主函数*/voidmainOinti,k,code;designByO;Printf(请按任意键进行初始化操作.；/getch();Printf(请输入物理块的个数(MC1O):)；scanf(W,mSIZE);Printf(请输

9、入页面号引用串的个数(P=100):)；scanf%d*pSIZE);PU1sC请依次输入页面号引用串(连续输入，无需隔开)：”)；for(i=0;ipSIZE;i+)scanf(*%1d*,&pagei);down1oadO;doPUtS(输入的页面号引用串为：for(k=0;k=(pSIZE-1)/20;k+)(for(i=20*k;(ipSIZE)U(i20*(k+1);i+)(if(i+1)%20=0)II(i+1)%20)U(i=pSIZE-D)Printf(%dr,pagei);e1seprintf(z,%d”,pagei);Printf(*n);Printf(请选择页面置换算法：

10、tttn);printfCzn)；printf1,先进先出(F1Fo)2.最近最久未使用(1RU)n);printf3.最佳(OPT)4.最近不用(NRU);/getch();SyS1em(cis);whi1e(code!=5);/getchO;)*载入数据*/voiddown1oadO(inti;printf(*jin);printfI请稍候n);printfIn);printf(zz1oading.n);printf(z,O);for(i=0;i51;i+)printf(*b*);for(i=0;i,);Printf(nFinish.n载入成功，按任意键进入置换算法选择界面：);/getc

11、hO;/*设置延迟*/voidmDe1ay(unsignedintDe1ay)(unsignedinti;for(;De1ayO;De1ay-)printf(,b);)/*显示设计者信息*/voiddesignBy0(printf(*I1M);printfI四种置换算法(F1F0,1RU,NUR,OPT)n);Printf(I1n);voidprint(unsignedintt)(inti,j,k,1；intf1ag;for(k=0;k=(pS1ZE-1)/20;k+)for(i=20*k;(ipSIZE)U(i20*(k+1);i+)(if(i+1)%20=0)I(i+1)%20)U(i=p

12、SIZE-D)Printf(%dn”,pagei);e1seprintf(*%dz,agei);for(j=OJmSIZEjj+)for(i=20*k;(imSIZE+20*k)U(i=j)printf%d*,tempij);e1seprintf(*I);)for(i=mSIZE+20*k;(ipS1ZE)fe(i20*(k+1);i+)(for(f1ag=0,1=0;KmSIZE;1+)if(tempi1tempi-11)f1ag+;if(f1ag=InS1ZE)*页面在物理块中*/printf(*)；e1seprintf1%d,tempij);*每行显示20个*/if(i%20=0)continue;Printf(n);)printfCzn);Printf(缺页次数:%dtt”,t+mSIZE);Printf(缺页率：/d%dn”,t+mSIZE,pSIZE);PrinIf(置换次数：%dtt”,t);Printf(访问命中率：%d%nz,(pSIZE-(t+mSIZE)*100pSIZE);printfCzn);)/*计算过程延迟*/voidcompute()inti;Printf(正在进行相关计算，请稍候)；for(i=1;i20;i+)(mDe1ay(15);if(i%4=0)printfCbbbbb