模拟请求页式存储管理操作系统课程设计报告

模拟页式存储管理操作系统课程设计报告项目：模拟请求页式存储管理班级：12计师姓名：马泽娜学号：2012035144038指导老师：黄超老师日期：2014-06-27一、目的和要求1、 实训目的（1）通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解。熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法（2）通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。2、实训要求编写并调试完成请求页式存储管理程序。页面置换算法：最佳置换算法（OPT）、先进先出算法(FIFO)和最近最少用算法（LRU）。要求打印每个页面置换算法的页面置换变化示意图、缺页中断次数和缺页中断率，以比较各种算法的优缺点。二、设计思路及过程1、概要设计1.1 问题概述根据三种不同的置换算法（FIFO、LRU、OPT），依据其不同的算法方式，分别计算该页面引用串在不同算法下的缺页次数与缺页率，并显示各页面的变化情况。1.2 内容分析对于该课程设计中模拟的请求页式存储管理的页面置换过程，只要掌握其中最基本的三种算法，包括FIFO、LRU及OPT。另外，对于同一个页面引用串，要求能够调用不同的算法对它进行操作。2、过程设计2.1模块设计在下图的主模块设计图中，只注重描绘了请求页式存储管理的三种主要算法，未描绘出细节部分。请求页式存储管理先进先出算法最近最久未用算法最佳置换算法图2.1 请求页式存储管理的主模块设计图2.2 算法原理分析要成功实现算法，首先要知道各个方法是怎么做的，即原理是怎样的，下面是三种算法的原理。（1）FIFO算法：该算法认为刚被调入的页面在最近的将来被访问的可能性很大，而在主存中滞留时间最长的页面在最近的将来被访问的可能性很小。因此。FIFO算法总是淘汰最先进入主存的页面，即淘汰在主存中滞留时间最长的页面。（2）LRU算法是最近最久未使用，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出在当前页面中最近最久没有使用的页面。该算法总是选择最近一段时间内最长时间没有被访问过的页面调出。它认为那些刚被访问过的页面可能在最近的将来还会经常访问他们，而那些在较长时间里未被访问的页面，一般在最近的将来再被访问的可能性较小。（3）OPT算法是未来最远出现，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出当前页面中在未来的访问页中最远出现的页面或再也不出现的页面。用该算法选择的被淘汰的页面将是以后永远不再使用，或者是在将来最长时间内不再被访问的页面，这样产生的缺页中断次数将会是最少的。采用OPT算法通常可获得最低的缺页中断率，然而却需要预测出程序的页面引用串，这是无法预知的，不可能对程序的运行过程做出精确的断言，所以说这是一种理想化的算法，无法实现。但是这个算法可以作为衡量其他算法的标准。2.3 程序流程图本次课程设计的主要流程是3种置换算法的流程图，流程图如下所示：先进先出算法（FIFO）开始 产生指令地址流初始化页表访问一个指令地址，计算该地址所在页的页号在该页在主存？不在页表中是否有空白物理块？有没有FIFO：置换出最先进来的页面调入当前所需的页打印指令地址、它所在的页号及页表信息否所有指令地址是否已访问完?是结束 FIFO算法流程图最近最少用算法（LRU）开始 产生指令地址流初始化页表访问一个指令地址，计算该地址所在页的页号在该页在主存？不在有页表中是否有空白物理块？没有LRU：置换出当前页面中最近最久没有使用的页面调入当前所需的页打印指令地址、它所在的页号及页表信息否所有指令地址是否已访问完?是结束LRU算法流程图最佳置换算法（OPT）开始 产生指令地址流初始化页表访问一个指令地址，计算该地址所在页的页号在该页在主存？不在有页表中是否有空白物理块？没有OPT：替换内存中将来不出现或离当前最远的页面调入当前所需的页打印指令地址、它所在的页号及页表信息否所有指令地址是否已访问完?是结束OPT算法流程图三、代码部分1 2、核心部分（1）、先进先出算法(FIFO)2、最近最少用算法（LRU）3、最佳置换算法（OPT）2、 主函数四、运行截图首先输入20个数（个位数）选择FIFO算法选择LRU算法选择OPT算法选择0退出五、实训心得本次课程设计目的是通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，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：先进先出算法（FIFO）、最近最久未使用页面置换算法（LRU）和最佳置换算法（OPT），这3种算法在课本里都有详细的介绍，仔细阅读就能了解其算法思想了。但是因为课本里面完全没有相关代码，所以刚开始的时候上网找了相关的资料，了解人家的实现方式，然后根据自己的理解写出这三种算法。当然，在这个过程中出现了很多问题，比如说三种算法的实现方式不一样，需要构思各自的实现方式，这花了不少的时间。但其实我们只有在实践过程中自己的能力才能有所提高，每次的动手实践，都能调动我们主动学习的积极性, 并引导我们根据实际编程要求, 训练自己实际分析问题的能力及编程能力, 并养成良好的编程习惯。17