操作系统课程设计报告

上海电力学院

计算机操作系统原理

课程设计报告

题目名称：编写程序模拟虚拟存储器管理

姓名：杜志豪.学号：

班级： 2012053班 .

同组姓名：孙嘉轶

课程设计时间：——

评语：

成绩：

目录

一、设计内容及要求 (4)

1. 1 设计题目 (4)

1．2 使用算法分析： (4)

1． FIFO算法（先进先出淘汰算法） (4)

1． LRU算法（最久未使用淘汰算法） (5)

1. OPT算法（最佳淘汰算法） (5)

分工情况 (5)

二、详细设计 (6)

原理概述 (6)

主要数据结构(主要代码) (6)

算法流程图 (9)

主流程图 (9)

Optimal算法流程图 (10)

FIFO算法流程图 (10)

LRU算法流程图 (11)

．1源程序文件名 (11)

. 2执行文件名 (11)

三、实验结果与分析 (11)

Optimal页面置换算法结果与分析 (11)

FIFO页面置换算法结果与分析 (16)

LRU页面置换算法结果与分析 (20)

四、设计创新点 (24)

五、设计与总结 (27)

六、代码附录 (27)

课程设计题目

一、设计内容及要求

编写程序模拟虚拟存储器管理。假设以M页的进程分配了N

块内存（N

输入：设定系统分配的块数，以及进程页面引用序列（也可随即产生）。

输出：显示每一次页面引用内存状态，最终显示产生缺页中断的次数及页面置换的次数（假设初始状态内存没有装入任何页面）。

必须分别使用以下置换算法完成模拟：

(1)FIFO页面置换算法;

(2)LRU页面置换算法;

(3)最佳（Optimal）页面置换算法。

使用算法分析：

FIFO页面置换算法：

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，按照先后次序链接成一个队

列，并设置一个指针，称为替换指针，使它总是指向最老

的页面。但该算法并不是都适合实际情况，因为在进程中，有些页面经常被访问，比如，含有全局变量、常用函数，例程等得页面，FIFO算法并不能保证这些页面不被淘汰。

1.2.2LRU页面置换算法：

最近最久未使用（LRU）的页面置换算法是根据页面

调入内存后的使用情况进行决策的。由于无法预测各页面

将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的

将来”的近似，因此，LRU置换算法是选择最近最久未使

用的页面予以淘汰。该算法赋予每个页面一个访问字段，

用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t，当

须淘汰一个页面时，选择有页面中t值最大的，即最近最

久为使用的页面以淘汰。

1.2.3最佳（Optimal）页面置换算法：

Optimal算法是一种理论的算法，其所选择的被淘汰页面将是以后永久不使用的，或许是在最长（未来）时

间内不再被访问的页面。采用最佳置换算法，通常可保证

获得最低的缺页率。但由于人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，因而该算法是无法实现的，便可以利用此算法

来评价其他算法。

分工情况：共同讨论并构思，杜志豪负责FIFO和LRU算法的编程，孙嘉轶负责窗体界面和OPT算法的编写。编程中遇到困难共同讨论并解决。

二、详细设计

2.1原理概述

定义一个整型变量int buffer=0来记录内存分块数，定

义一个string 类型的算法 string suanfa来选择具体

的算法；用一个数组int[]xulie来存储页面序列，长度

为20；用一个数组int[]kuai来存储内存分配的物理块

个数，长度为5；用int s来记录具体的步骤数，用int num

来记录页面中断次数。空白表示物理块没有被使用。

2.2主要数据结构（代码）结构体：

输入的页面序列号：

2.3 public Form1() pp

执行文件名：虚拟存储器管理.exe

三、实验结果与分析（要有结果截图）

Optimal页面置换算法结果与分析

最佳页面置换算法是指：其选择的被淘汰的页面将是以后永不使用，或许是在最长时间内不被访问的页面。

假设系统分配了3块物理块，读取一个页面顺序：

7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0 1

前面三个直接进入内存即：7 0 1。由于7是未来最长时间不被使用，因此把7置换成2即为：2 0 1。由于0已经在内存里面，不需置换。1是未来最长时间不被使用的，所以把1置换成3得到：2 0 3。由于0在已经在内存里面，不需置换。0是未来最长时间不被使用的，所以把0换成4得到：2 4 3。由于2、3已经在内存里面，所以不用置换。由于4以后不被使用，所以把4置换成0得到：2 0 3。又由于3、2已在里面无需置换。由于3以后不被使用，把3置换成1得到：2 0 1。又因为2、0、1已在内存里面，所以无需置换。又由于2以后不被使用，所以把2置换成7得到：7 0 1。又因为0、1已经在内存里面，所以不用置换。分配完成。页面中断次数为6。实验结果与猜想一致，成功。

假设系统分配了4块物理块，读取一个页面顺序：