分页系统课程设计计算说明书.doc

提供全套，各专业毕业设计 摘 要 在地址映射过程中，若在页面中发现所要访问的页面不再内存中，则产生缺页中断。当发生缺页中断时操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存，以便为即将调入的页面让出空间，而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。? 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。? 常用的算法有先进先出置换算法（FIFO）,最近最久未使用置换算法（LRU）和最佳置换算法（OPT），该设计是在VC++6.0环境下分别用LRU和FIFO来实现页面置换算法的模拟程序，并测试。 关键字：页面；中断；置换算法 目 录 1.概述 1 1.1需求分析 2 1.2原理分析 3 1.3设计相关知识 4 2.总体设计 4 3.详细设计 5 3.1地址转换 6 3.2先进先出算法 8 3.3最近最久未使用算法 10 4.系统调试 12 5.总结 17 参考文献 18 致 谢 19 附录 20 1.概述 分页式虚拟存储系统将作业信息的副本存放在磁盘中，不把作业的程序和数据全部装入主存，仅装入立即使用的页面，在执行过程中访问到不在主存的页面时，产生缺页中断，再把它们动态地装入。? 虚拟存储的基本思想是基于程序的局部性原理，仅把目前需要的部分程序加载到内存，其余暂时不用的程序及数据还保留在辅存中。在进程运行过程中，如果所要执行的程序不在内存，系统要将要执行的程序段自动调入内存。此时如果内存已满，则要通过置换操作将暂时不用的程序段先调出到辅存，然后将所需的程序段调入内存，继续执行该进程。? 虚拟存储器的引入，实际上是利用了存储管理中逻辑地址空间和物理地址空间的关系，将计算机的内存和辅存结合起来，使得用户感觉具有大容量的内存，虚拟内存在虚拟内存在将逻辑地址转换成物理地址时，必须通过一个内存管理单元MMU（Memory?Management?Unit）来完成。?? 存储管理一直是操作系统中的重要组成部分，因为冯·诺依曼体系结构就是建立在存储程序概念上的，访问存储器的操作占CPU时间的70%左右。计算机系统中的存储器一般分为主存储器（简称主存、内存）和辅助存储器（简称辅存）。由于CPU只能直接与内存进行通信，因此计算机系统的程序以及与该程序相关的数据，只有被装入到内存中才能有效地执行。计算机系统能否高效地管理内存空间，不仅直接反映存储器的利用率，还会影响整个操作系统的性能。 1.1需求分析 由于纯页式存储管理提高了内存的利用效率，但并不为用户提供虚存，并且会产生磁盘碎片问题。用户程序将受到物理内存大小的限制。而虚存的存储管理技术——请求分页存储管理技术和请求分段技术，则很好的解决了这个问题。该设计虚拟实现请求分页管理。? 请求分页系统是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能和页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。它允许只装入部分页面的程序和数据，便启动运行。以后，再通过调页功能和页面置换功能，陆续把即将要运行的页面调入内存，同时把暂时不运行的页面换出到外存上，置换时以页面为单位。实现将程序正在运行时所需的但尚未在内存的页面调入内存，再将内存中暂时不用的页面从内存置换到外存磁盘上。为了实现请求分页技术，页表应增加相应的内容，反映该页是否在内存，在外存的位置，和在内存的时间的长短。 各字段说明如下：? （1）状态位：指示该页是否已调入内存。? （2）访问字段：记录本页在被访问的次数，或记录最近已有多长时间未被访问。?修 改位：表示该页面在调入内存后是否被修改过。若未被修改，在替换该页时就不需要再将该页写回到外存上，以减少系统的开销和启动磁盘的次数；若已被修改，则必须将该页重写到外存上，以保证外存中所保留的始终是必威体育精装版副本。? （3）外存地址：指出该页在外存上的地址，通常是物理块号。 1.2原理分析 分页虚拟系统存储管理方式是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能和页面置换功能所形成的虚拟存储器系统。在进程装入内存时，并不是装入全部页面，而是装入若干页（一个或零个页面）之后根据进程运行的需要，动态装入其他页面。当内存空间已满，而又需要装入新的内存时，则根据某种算法淘汰某个页面，以便腾出空间，装入新的页面。 在分页虚拟存储管理时使用的页表，是在原来页表的基础上发展起来的，包括以下内容：页号，物理块号，状态位，外存地址。其中状态位表示该页是否已经调入内存：外存地址用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时使用。 在分页虚拟存储管理系统中，每当要访问的页面不在内存时，便产生一缺页中断，请求操作系统把所缺页面调入内存。 如果内存空间已被装满而又要装入新页时，必须按某种算法将