操作系统页面置换算法.doc

实用标准文案 精彩文档 操作系统 课程设计报告 院 （系）： 信息与数学学院 专 业： 信息与计算科学 姓 名: 张三 班 级：＿ 信计11402 学 号: 12 29 14 题 目： 页面置换算法 指导教师: 孙庆生 2017年5月27日  一、课程设计目的 《Linux操作系统课程设计》是在学完《操作系统》课程之后的实践教学环节，是复习和检验所学课程的重要手段。通过实验环节，加深学生对操作系统基本原理和工作过程的理解，提高学生独立分析问题、解决问题的能力，增强学生的动手能力。 二、课程设计的任务和要求 由于具体的操作系统相当复杂，不可能对所有管理系统进行详细地分析。因此，选择了操作系统中最重要的管理之一存储器管理，作为本设计的任务。页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键，要求在充分理解内存页面调度机制的基础上，模拟实现OPT、FIFO、LRU几种经典页面置换算法，比较各种置换算法的效率及优缺点，从而了解虚拟存储实现的过程。 具体任务如下： 1) 分析设计内容，给出解决方案 ①要说明设计实现的原理； ②采用的数据结构：定义为进程分配的物理块；定义进程运行所需访问的页面号；定义页的结构； 2）模拟三种页面置换算法； 3）比较各种算法的优劣。 4）对程序的每一部分要有详细的设计分析说明。 5）源代码格式要规范。 6） 设计合适的测试用例，对得到的运行结果要有分析。 任务要求： Linux平台下实现（Windows+ VMware+ Ubuntu） 三、课程的详细设计 1）系统设计 在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存而需把它们调入内存，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，须根据一定的算法来确定。通常，把选择换出页面的算法称为页面置换算法。?一个好的页面置换算法，应具有较低的页面更换频率。从理论上讲，应将那些以后不再会访问的页面换出，或将那些在较长时间内不会再访问的页面调出。 2）主程序流程图 输入页面序列 输入页面序列 输入物理块数 调用各种置换算法，OPT，LRU，FIFO页面置换算法 计算缺页次数和缺页率 结束 开始 主流程图 3）先进先出(FIFO)页面置换算法 算法的基本思想：该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法实现简单只需把一个进程已调入内存的页面，按先后次序存入一个时间数组，并将其中时间值最大的页面进行淘汰，并替换入新的页面就可以实现。 算法流程图： 入口 入口 初始化数据 i指向下一个页面 页面是否存在 物理块是否有空闲 选择最先进入的页面作为淘汰页 计算缺页率，并输出数据 结束 输出当前页,i++ 将页面放到空闲的物理块处 i页面长度 Y Y Y N N N FIFO置换算法 4）最佳页面置换置换算法（OPT） 算法的基本思想：其所选择的被淘汰页面，将是永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面。可保证获得最低的缺页率。但由于人们目前还无法预知一个进程在内存的若干个页面中，哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法也是无法实现的。但是可利用该算法去评价其它算法。 算法流程图： 入口 入口 初始化数据 i指向下一个页面 页面是否存在 物理块是否有空闲 选择以后最长时间内（未来）不在被访问的页面作为淘汰页 计算缺页率，并输出数据 结束 输出当前页, i++ 将页面放到空闲的物理块处 i页面长度 Y Y Y N N N OPT页面置换算法 5）最近最久未使用页面置换算法LRU 算法的基本思想：当需要淘汰某一页时，选择离当前时间最近的一段时间内最久没有使用过的页先淘汰。该算法的主要出发点是，如果某页被访问了，则它可能马上还被访问。或者反过来说，如果某页很长时间未被访问，则它在最近一段时间不会被访问。 算法流程图： 入口 入口 初始化数据 i指向下一个页面 页面是否存在 物理块是否有空闲 选择最近最久未使用的页面作为淘汰页 计算缺页率，并输出数据 结束 输出当前页,i++ 将页面放到空闲的物理块处 i页面长度 Y Y Y N N N LRU页面置换算法 四、源程序代码 #includestdio.h #includemalloc.h #defin