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1、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:122914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
2、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
3、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
4、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：入口初始化数据i指向下一个页面页面是否存在物理块是
5、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YYYNNNFIFO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：入口初始化数据i指向下一个页面页面是否存在物理块是否
6、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YYYNNNOPT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
7、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YYYNNNLRU页面置换算法四、源程序代码#include"stdio.h"#include"malloc.h"#defineN20#definenum3/*进程分配物理块数目*/intA[N]={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};typedefstructpage/*页表映像*/{intaddress;/*页面地址*/structpage*next;
8、}page;structpage*head,*run,*rear;voidinitial()/*进程分配物理块*/{inti=1;page*p,*q;head=(page*)malloc(sizeof(page));p=head;for(i=1;i<=num;i++){q=(page*)malloc(sizeof(page));p->next=q;q->address=-1;q->next=NULL;p=q;}rear=p;}voidpri
