操作系统课程设计-页面置换算法

合集下载

操作系统课程设计--一级页面置换算法设计

操作系统课程设计--一级页面置换算法设计

操作系统课程设计--一级页面置换算法设

在操作系统的课程设计中,页面置换算法是一个重要的主题。

在这个设计中,我们将着重讨论一级页面置换算法设计。

一级页面置换算法是一种最基础的页面置换算法,也是最简单和最容易实现的算法之一。

一级页面置换算法
一级页面置换算法只维护一个页面队列,并采用先进先出(FIFO)的策略。

当需要置换一个页面时,选择在队列中最先进入的页面进行置换。

这种算法非常简单,只需要一个队列来维护当前已经进入主存的页面即可。

虽然一级页面置换算法非常简单,但是在某些情况下,它会导致较差的性能。

例如,当一个程序的工作集超出了队列的大小时,一级页面置换算法将导致大量的缺页中断,从而降低系统性能。

一级页面置换算法的实现
在进行一级页面置换算法的实现时,我们需要实现以下功能:
1. 页面入队:当一个页面被访问时,在内存中没有它的副本时,该页面需要被加入队列。

2. 页面出队:当需要进行页面置换时,队列中最先进入的页面
需要被出队,并从物理内存中移除。

3. 页面访问:当访问一个页面时,需要查找该页面是否已经在
队列中,如果在队列中,则不进行任何操作。

如果不在队列中,则
需要将该页面入队。

结论
一级页面置换算法虽然简单,但是在一些情况下会导致较差的
性能。

对于更为复杂的程序,需要采用更为高级的页面置换算法,
以提高系统性能。

操作系统-页面置换算法

操作系统-页面置换算法

操作系统-页面置换算法操作系统页面置换算法在操作系统中,页面置换算法是一项至关重要的技术,它主要用于管理内存中的页面,当内存空间不足时,决定哪些页面应该被替换出去,为新的页面腾出空间。

这一过程对于系统的性能和效率有着直接的影响。

想象一下,内存就像是一个有限大小的书架,而页面就像是一本本书。

当书架已经满了,但我们还想放入新的书时,就必须要把一些书拿出来,为新书腾出位置。

页面置换算法就是决定拿哪本书出来的规则。

常见的页面置换算法有多种,下面我们来详细了解一下。

首先是先进先出(FIFO)算法。

它的原理就像排队一样,先进入内存的页面先被替换出去。

这种算法实现起来比较简单,但可能会出现一种叫做“Belady 异常”的现象,即增加分配给进程的物理块数量时,反而可能会导致缺页率增加。

这是因为可能先进入的页面是经常被使用的,而后面进来的是不常使用的,这样就容易造成错误的替换。

接下来是最近最久未使用(LRU)算法。

它的思路是把最近一段时间内最久没有被使用的页面替换出去。

这种算法的性能通常比较好,因为它更能反映页面的实际使用情况。

但它的实现相对复杂,需要额外的硬件支持或者通过软件来模拟实现。

然后是最近未使用(NRU)算法。

这个算法会把页面分为四类:未被访问且未被修改、未被访问但已被修改、已被访问但未被修改、已被访问且已被修改。

然后根据这些分类来选择替换的页面。

它的优点是实现相对简单,但可能不如 LRU 算法那么精确。

还有一种叫做时钟(Clock)算法,也称为第二次机会算法。

它把所有的页面组成一个环形链表,通过一个指针来遍历。

当需要替换页面时,如果页面的访问位是 0 ,则直接替换;如果是 1 ,则将其访问位置为 0 ,然后指针继续移动,直到找到访问位为 0 的页面。

除了以上这些,还有最优(OPT)算法。

这是一种理想的算法,它会选择未来最长时间内不会被使用的页面进行替换。

但由于它需要预先知道未来的页面访问情况,所以在实际中是无法实现的,通常只是用来作为评估其他算法性能的标准。

操作系统课程设计报告--页面置换算法模拟程序设计

操作系统课程设计报告--页面置换算法模拟程序设计

操作系统课程设计报告题目:页面置换算法模拟程序设计专业:软件工程院系:信息管理学院目录第一部分概述第二部分设计的基本概念和原理第三部分总体设计3.1算法流程图3.2算法的简要实现方法3.2.1 OPT页面置换算法3.2.2 FIFO页面置换算法3.2.3 LRU页面置换算法3.2.4 LFU页面置换算法第四部分详细设计4.1 main函数4.2 OPT函数4.2 FIFO函数4.3 LRU函数4.5 LFU函数4.6辅助函数4.6.1 Designer函数4.6.2 mDelay函数4.6.3 Download函数4.6.4 Compute函数4.6.5 showTable函数第五部分实现源代码第六部分简要的使用说明及主要运行界面第七部分总结第八部分参考文献第一部分概述设计任务:页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键,通过本次课程设计理解内存页面调度的机制,在模拟实现OPT、FIFO、LRU和LFU几种经典页面置换算法的基础上,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。

第二部分设计的基本概念和原理(1).页面淘汰机制页面淘汰又称为页面置换。

若请求调页程序要调进一个页面,而此时该作业所分得的主存块已全部用完,则必须淘汰该作业已在主存中的一个页。

这时,就产生了在诸页面中淘汰哪个页面的问题,这就是淘汰算法(或称为置换算法)。

置换算法可描述为,当要索取一个页面并送入主存时,必须将该作业已在主存中的某一页面淘汰掉,用来选择淘汰哪一页的规则就叫做置换算法。

(2).各种页面置换算法的实现思想OPT算法是当要调入一新页而必须先淘汰一旧业时,所淘汰的那一页应是以后不要再用的或是以后很长时间才会用到的页。

FIFO算法的实质是,总是选择在主存中居留时间最长(即最老)的一页淘汰。

其理由是最先调入主存的页面,其不再被使用的可能性比最近调入主存的页的可能性大。

LRU算法的实质是,当需要置换一页时,选择最长时间未被使用的那一页淘汰。

操作系统页面置换算法_课程设计论文

操作系统页面置换算法_课程设计论文

操作系统页面置换算法_课程设计论文《操作系统》课程设计任务书题目:常用页面置换算法模拟实验学号: 学生姓名:班级:题目类型:软件工程,R,指导教师: 一、设计目的学生通过该题目的设计过程,掌握常用页面置换算法的原理、软件开发方法并提高解决实际问题的能力。

二、设计任务1、了解UNIX的命令及使用格式,熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令,练习并掌握UNIX提供的vi编辑器来编译C程序,学会利用gcc、gdb编译、调试C程序。

2、设计一个虚拟存储区和内存工作区,并使用最佳淘汰算法,OPT,、先进先出算法,FIFO,、最近最久未使用算法,LRU,计算访问命中率。

,命中率,,,页面失效次数,页地址流长度,三、设计要求1、分析设计要求,给出解决方案,要说明设计实现所用的原理、采用的数据结构,。

2、设计合适的测试用例,对得到的运行结果要有分析。

3、设计中遇到的问题,设计的心得体会。

4、文档:课程设计打印文档每个学生一份,并装在统一的资料袋中。

5、光盘:每个学生的文档和程序资料建在一个以自己学号和姓名命名的文件夹下,刻录一张光盘,装入资料袋中。

四、提交的成果1. 设计说明书一份,内容包括:1) 中文摘要100字;关键词3-5个;2) 设计思想;3,各模块的伪码算法;4,函数的调用关系图;5,测试结果;6,源程序,带注释,;7,设计总结;8) 参考文献、致谢等。

2. 刻制光盘一张。

五、主要参考文献1. 汤子瀛,哲凤屏.《计算机操作系统》.西安电子科技大学学出版社.2. 王清,李光明.《计算机操作系统》.冶金工业出版社.3.,钟秀等. 操作系统教程. 高等教育出版社4.曾明. Linux操作系统应用教程. 陕西科学技术出版社.5. 张丽芬,刘利雄.《操作系统实验教程》. 清华大学出版社.6. 孙静, 操作系统教程,,原理和实例分析. 高等教育出版社7. 周长林,计算机操作系统教程. 高等教育出版社8. 张尧学,计算机操作系统教程,清华大学出版社9. 任满杰,操作系统原理实用教程,电子工业出版社10.张坤.操作系统实验教程,清华大学出版社六、各阶段时间安排,共2周,周次日期内容地点教师讲解设计要求教室星期一~二查找参考资料图书馆第1周星期三~五算法设计,编程实现教室星期一~三算法设计,编程实现教室第2周星期四~五检查程序,答辩教室2013年12月9日摘要操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源,控制程序运行改善人机界面,为其它应用软件提供支持等,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。

操作系统课设页面置换算法

操作系统课设页面置换算法

目录一、课程设计目的及要求 (1)二、相关知识 (1)三、题目分析 (2)四、概要设计 (3)五、代码及流程 (3)六、运行结果 (7)七、设计心得 (8)八、参考文献 (9)一、课程设计目的及要求页面置换算法实验目的:深入掌握内存调度算法的概念原理和实现方法。

设计要求:编写程序实现:1)先进先出页面置换算法(FIFO)2)最近最久未使用页面置换算法(LRU)3)最佳置换页面置换算法(OPT)演示页面置换的三种算法。

二、相关知识2.1 先进先出(FIFO)算法这是最早出现的置换算法。

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,使它总指向最老的页面。

但该算法与进程实际运行的规律不相适应,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、例程等的页面,FIFO算法并不能保证这些页面不被淘汰。

2.2 最近最久未使用(LRU)算法FIFO置换算法性能之所以较差,是因为它所依据的条件是各个页面调入内存的时间,而页面调入的先后并不能反映页面的使用情况。

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,选择现有页面中其t值最大的,即最近最久未使用的页面予以淘汰。

2.3 最佳(Optimal)算法最佳置换算法是由Belady于1966年提出的一种理论上的算法。

其所选择的被淘汰的页面,将是以后永不使用的,或是在最长(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,哪一个页面是将来最长时间内不再访问的,因而该算法时无法实现的,但可以利用该算法评价其他算法。

页面置换算法课程设计

页面置换算法课程设计

页面置换算法课程设计一、教学目标本章节的教学目标分为三个维度:知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

1.知识目标:使学生掌握页面置换算法的概念、原理和常见的算法,如FIFO、LRU、LFU 等。

2.技能目标:培养学生运用页面置换算法解决实际问题的能力,能够分析算法优缺点,并根据场景选择合适的算法。

3.情感态度价值观目标:培养学生对计算机科学领域的兴趣,激发学生探索和创新的精神,使其认识到算法在现代社会中的重要性。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个部分:1.页面置换算法的概念和背景知识,如虚拟存储器、分页系统等。

2.常见页面置换算法的原理和实现,如 FIFO、LRU、LFU 等。

3.页面置换算法的性能分析,包括优缺点、适用场景等。

4.结合实际案例,让学生了解页面置换算法在操作系统中的应用。

三、教学方法为了提高教学效果,本章节将采用多种教学方法:1.讲授法:用于讲解页面置换算法的概念、原理和性能分析。

2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生了解页面置换算法在操作系统中的应用。

3.实验法:安排实验课,让学生动手实现页面置换算法,提高其实际操作能力。

4.讨论法:学生分组讨论,比较不同页面置换算法的优缺点,培养学生独立思考和团队协作的能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:《操作系统原理与应用》等相关教材,提供理论知识基础。

2.参考书:提供 additional references for students who want to deepentheir understanding of the subject.3.多媒体资料:制作PPT课件,生动展示页面置换算法的原理和应用。

4.实验设备:提供计算机及相关设备,让学生进行实验操作。

五、教学评估本章节的评估方式包括以下几个方面:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等环节,评估学生的学习态度和积极性。

页面置换-操作系统课程设计

页面置换-操作系统课程设计

页面置换算法模拟1、设计目的通过请求页式管理方式中页面置换算法的模拟设计,了解虚拟存储的特点,掌握请求页式存储管理中的页面置换算法。

2、任务及要求2.1 设计任务模拟实现先进先出算法(FIFO)、最近最少使用算法(LRU)、最优页置换算法(OPT),并计算命中率。

2.2 设计要求2.2.1 首先用随机数生成函数产生“指令”序列,然后将指令序列变换成相应的页地址流,再计算不同算法下的命中率。

2.2.2 通过随机数产生一个指令序列,共产生400条。

其中50%的指令是顺序执行的,且25%的指令分布在前半部分地址空间,25%的指令分布在后半部分地址空间。

2.2.3 将指令地址流变换成页地址流2.2.4 循环运行,使用户内存容量从4到40,。

计算每个内存容量下不同页面置换算法的命中率。

3、算法及数据结构3.1算法的总体思想(流程)struct Pro{int num,time;};int a[total_instruction];int page[N];//调用函数int Search(int e,Pro *page1 ){Pro *page=new Pro[N];page=page1;for(int i=0;i<N;i++){if(e==page[i].num)return i;}return -1;}void Input(Pro p[total_instruction]){int m,i,m1,m2;srand((unsigned int )time(NULL));m=rand()%400;for(i=0;i<total_instruction;) //产生指令队列{if(m<0||m>399){printf("When i==%d,Error,m==%d\n",i,m);exit(0);}a[i]=m; //任选一指令访问点ma[i+1]=a[i]+1;a[i+2]=a[i]+2; //顺序执行两条指令m1=rand( )%m; //执行前地址指令m1a[i+3]=m1;a[i+4]=m1+1;a[i+5]=m1 + 2;//顺序执行两条指令m2 = rand()%(157-m1)+m1+3;a[i+6]=m2;if( (m2+2) > 159 ){a[i+7] = m2+1;i +=8;}else{a[i+7] = m2+1;a[i+8] = m2+2;i = i+9;}m = rand()%m2;}//forfor(i=0;i<total_instruction;i++) //将指令序列变换成页地址流{p[i].num=a[i]/10;p[i].time = 0;}}3.2先进先出算法(FIFO)模块3.2.1 功能根据页地址流,采用先进先出的算法进行页面置换。

操作系统课设报告页面置换算法

操作系统课设报告页面置换算法

武汉轻工大学数学与计算机学院《操作系统》课程设计说明书题目:页式虚拟存储管理页面置换算法专业:班级:学号:姓名:指导老师:2015年5月26日目录一、设计目的二、设计内容三、基本原理和解决方案四、实验内容五、流程图六、源代码七、运行结果八、实验总结(心得体会)一、设计目的通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟程序,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。

二、设计内容阅读教材《计算机操作系统》第四章,掌握存储器管理相关概念和原理。

模拟实现页式虚拟存储管理的三种页面置换算法(OPT、FIFO和LRU),并通过比较性能得出结论。

前提:(1)页面分配采用固定分配局部置换。

(2)作业的页面走向和分得的物理块数预先指定。

可以从键盘输入也可以从文件读入。

(3)置换算法的置换过程输出可以在显示器上也可以存放在文件中,但必须清晰可读,便于检验。

三、基本原理和解决方案存储管理是操作系统进行资源管理的一个重要功能。

现代操作系统广泛采用虚拟存储的技术对内存进行扩充。

实现虚拟存储的一个主要技术手段就是将辅存和主存统一管理,在二者之间进行对换,从而形成物理上两级而逻辑上一级的存储管理系统。

一个置换算法的好坏对这个逻辑上的单级虚存的性能起着极其重要的作用,而且会影响处理机的调度性能。

对于本任务规定的前提:页面分配采用固定分配局部置换,则置换发生的时机是作业已经将操作系统分配的固定数目的物理块全部用完且发生缺页的时候。

此时必须要将已经装入内存的部分逻辑页面换出以便将所缺的页面调入内存。

置换算法就是一个决定将内存中“哪一个”页面换出的算法。

四、实验内容1.通过随机数产生一个指令序列,共320条指令,指令的地址按下述原则生产:50%的指令是顺序执行的;25%的指令是均匀分布在前地址部分;25%的指令是均匀分布在后地址部分。

2.将指令序列变换成为页地址流设页面大小为1K;用户内存容量为4页到32页;用户虚存容量为32K。

操作系统课程设计页面置换算法

操作系统课程设计页面置换算法

操作系统课程设计说明书题目: 页面置换算法程序设计院系:计算机科学与工程专业班级:学号:学生姓名:指导教师:2014年 11月 21 日2014年11月21日安徽理工大学课程设计(论文)成绩评定表目录1 问题描述 (1)2 需求分析 (1)3 概要设计 (1)3.1 设计思路 (1)3.2 功能模块设计 (2)3.3 算法流程图 (2)4 详细设计 (4)4.1 相关知识 (4)4.2 置换算法函数代码设计 (4)4.3 辅助函数代码设计 (10)5 调试分析 (12)6 测试结果 (13)7 设计体会 (15)参考文献 (15)1 问题描述编写程序实现:(1)先进先出页面置换算法(FIFO)(2)最近最久未使用页面置换算法(LRU)(3)最佳置换页面置换算法(OPT)设计一个虚拟存储区和内存工作区,编程序演示以上三种算法的具体实现过程,并计算访问命中率。

演示页面置换的三种算法。

通过随机数产生一个指令序列,将指令序列转换成为页地址流。

计算并输出各种算法在不同内存容量下的命中率。

2 需求分析在地址映射过程中,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环境下用上述三种算法来实现页面置换算法的模拟程序,然后计算访问命中率,并测试结果。

3 概要设计3.1 设计思路选择置换算法,先输入所有页面号,为系统分配物理块,依次进行置换: FIFO基本思想:是用队列存储内存中的页面,队列的特点是先进先出,与该算法是一致的,所以每当发生缺页时,就从队头删除一页,而从队尾加入缺页。

操作系统-页面置换算法课件

操作系统-页面置换算法课件
2
第一章 操作系统引论
图5-3 利用最佳页面置换算法时的置换图
3
第一章 操作系统引论
2. 先进先出(FIFO)页面置换算法 FIFO算法是最早出现的置换算法。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。但该算法与进程实际运行的 规律不相适应,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、例程等的页面,FIFO算法并不能 保证这些页面不被淘汰。
9
第一章 操作系统引论
图5-6 某进程具有8个页面时的LRU访问情况
10
第一章 操作系统引论
2) 栈 可利用一个特殊的栈保存当前使用的各个页面的页面号。 每当进程访问某页面时,便将该页面的页面号从栈中移出, 将它压入栈顶。因此,栈顶始终是最新被访问页面的编号, 而栈底则是最近最久未使用页面的页面号。假定现有一进程, 它分有五个物理块,所访问的页面的页面号序列为:
4
第一章 操作系统引论
图5-4 利用FIFO置换算法时的置换图
5
第一章 操作系统引论
5.3.2 最近最久未使用和最少使用置换算法 1. LRU(Least Recently Used)置换算法的描述 FIFO置换算法的性能之所以较差,是因为它所依据的条
件是各个页面调入内存的时间,而页面调入的先后并不能反 映页面的使用情况。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做出决策的。
1
第一章 操作系统引论
5.3.1 最佳置换算法和先进先出置换算法 1. 最佳(Optimal)置换算法 最佳置换算法是由Belady于1966年提出的一种理论上的

页面置换算法课程设计

页面置换算法课程设计

题目页面置换算法专业计算机科学与技术小组成员:目录1.设计目的 (2)2.课设要求 (2)3.系统分析 (3)4.系统设计 (3)4.1问题分析 (3)4.2程序整体框图 (5)4.3 FIFO算法 (5)4.4 LRU算法 (6)4.5 OPT算法 (7)5.功能与测试 (8)5.1开始界面 (8)5.2 FIFO算法 (9)5.3 LRU算法 (10)5.4 OPT算法 (10)6.结论 (11)7.附录 (12)1.设计目的1、存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。

请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。

本次设计的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,掌握请求页式管理的页面置换算法。

2、提高自己的程序设计能力、提高算法设计质量与程序设计素质;2.课设要求设计一个请求页式存储管理方案。

并编写模拟程序实现之。

要求包含:1.过随机数产生一个指令序列,共320条指令。

其地址按下述原则生成:①50%的指令是顺序执行的;②25%的指令是均匀分布在前地址部分;③25%的指令是均匀分布在后地址部分;具体的实施方法是:在[0,319]的指令地址之间随机选区一起点M;顺序执行一条指令,即执行地址为M+1的指令;在前地址[0,M+1]中随机选取一条指令并执行,该指令的地址为M’;顺序执行一条指令,其地址为M’+1;在后地址[M’+2,319]中随机选取一条指令并执行;重复A—E,直到执行320次指令。

2.指令序列变换成页地址流设:(1)页面大小为1K;用户内存容量为4页到32页;用户虚存容量为32K。

在用户虚存中,按每K存放10条指令排列虚存地址,即320条指令在虚存中的存放方式为:第0条—第9条指令为第0页(对应虚存地址为[0,9]);第10条—第19条指令为第1页(对应虚存地址为[10,19]);。

第310条—第319条指令为第31页(对应虚存地址为[310,319]);按以上方式,用户指令可组成32页。

操作系统页面置换课程设计报告

操作系统页面置换课程设计报告

南京工程学院课程设计说明书(论文) 题目页面置换算法的模拟课程名称操作系统课程设计院(系、部、中心)计算机工程学院班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间:2016年12月19日至2016年12月25日一、课题简介1.课题内容作业要访问的页面不在主存时,由缺页中断处理程序将所需的页面调入主存,若此时主存中没有空闲物理块,则系统将按照一定的页面置换算法选择一些页面移出,以便装入所缺的页面。

页面置换算法也称为页面淘汰算法或页面调度算法,其性能将直接影响系统的执行效率。

FIFO是最早出现的置换算法,该算法总是淘汰最先进入主存的页面。

特点是实现简单,但因为与进程实际的运行规律不适应,所以算法效率不高。

LRU算法每次都选择最近最久未使用的页面淘汰,即总是淘汰最后一次访问时间距当前时间间隔最长的页面。

该算法的思想依据是根据程序执行时所具有的局部性来考虑的,也就是说,刚被访问过的页面再次被访问的机率较大,而那些较长时间未被使用的页面被访问的机率要小。

LRU置换算法是一种通用的有效算法,因而被广泛采用。

掌握虚拟存储管理中页面置换算法的原理,设计恰当的数据结构和算法,模拟实现上述页面置换算法2.课题目的通过设计实现仿真程序,进一步理解请求分页虚拟存储管理技术。

同时,提高同学的编程能力、综合应用知识的能力和分析解决问题的能力。

二、系统设计方案1.功能设计实现了图形用户界面设计和调用了三种不同的置换算法FIFO、OPT、LRU,通过选择随机页面序列或者输入页面序列按钮来产生页面,以及手动输入物理块数,将用以上三种算法进行分析和把页面置换过程输出到图形界面来显示。

功能模块图如下图所示2.数据结构在本次课程设计中,总体使用了一个类Keshe,Keshe类中包含了三个主要的函数FIFO、LRU、OPT,其中LRU中使用了链表结构。

Keshe类中定义了如下变量:private int blockCount=20;//物理块最大个数private static int pageCount=12;//页面个数private static int page[]=new int[pageCount];//页面序列3.系统流程三、程序主要代码分析//查询以后不再访问或距现在最长时间后再访问的页面号public int search(int start,int[]block){int max=-1;int index=-1; //初始化需要淘汰的块号for(int i=0;i<blockCount;i++){int j=start;for(;j<pageCount;j++) //判断当前块内页面是否与未来页面相等if(block[i]==page[j])break;if(max<j){max=j;index=i;}}return index;//返回要淘汰的内存中的块号}}四、程序运行结果及分析输入页面序列6,7,6,5,9,6,8,9,7,6,9,6以及输入物理块数3使用OPT、FIFO、LRU置换算法,输出页面置换过程,中断次数以及缺页中断率显示结果如下点击按钮随机页面序列,输入物理块数3使用OPT、FIFO、LRU置换算法,输出页面置换过程,中断次数以及缺页中断率显示结果如下五、改进意见与收获体会通过这次课程设计,我对操作系统有了更深的认识,更好地掌握了操作系统的原理和重要算法的理解,深入了解到请求分页虚拟存储管理中的页面置换算法:最佳置换算法OPT、先进先出置换算法FIFO、最近最久未用置换算法LRU。

操作系统课程设计报告--页面置换算法模拟程序设计

操作系统课程设计报告--页面置换算法模拟程序设计

操作系统课程设计报告题目:页面置换算法模拟程序设计专业:软件工程院系:信息管理学院目录第一部分概述第二部分设计的基本概念和原理第三部分总体设计3.1算法流程图3.2算法的简要实现方法3.2.1 OPT页面置换算法3.2.2 FIFO页面置换算法3.2.3 LRU页面置换算法3.2.4 LFU页面置换算法第四部分详细设计4.1 main函数4.2 OPT函数4.2 FIFO函数4.3 LRU函数4.5 LFU函数4.6辅助函数4.6.1 Designer函数4.6.2 mDelay函数4.6.3 Download函数4.6.4 Compute函数4.6.5 showTable函数第五部分实现源代码第六部分简要的使用说明及主要运行界面第七部分总结第八部分参考文献第一部分概述设计任务:页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键,通过本次课程设计理解内存页面调度的机制,在模拟实现OPT、FIFO、LRU和LFU几种经典页面置换算法的基础上,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。

第二部分设计的基本概念和原理(1).页面淘汰机制页面淘汰又称为页面置换。

若请求调页程序要调进一个页面,而此时该作业所分得的主存块已全部用完,则必须淘汰该作业已在主存中的一个页。

这时,就产生了在诸页面中淘汰哪个页面的问题,这就是淘汰算法(或称为置换算法)。

置换算法可描述为,当要索取一个页面并送入主存时,必须将该作业已在主存中的某一页面淘汰掉,用来选择淘汰哪一页的规则就叫做置换算法。

(2).各种页面置换算法的实现思想OPT算法是当要调入一新页而必须先淘汰一旧业时,所淘汰的那一页应是以后不要再用的或是以后很长时间才会用到的页。

FIFO算法的实质是,总是选择在主存中居留时间最长(即最老)的一页淘汰。

其理由是最先调入主存的页面,其不再被使用的可能性比最近调入主存的页的可能性大。

LRU算法的实质是,当需要置换一页时,选择最长时间未被使用的那一页淘汰。

操作系统页面置换算法

操作系统页面置换算法
操作系统课程设计 页面置换算法
设计内容
在进程运行过程中,若其所要访问的页面不 在内存所需把他们调入内存,但内存已无空 闲时,为了保证进程能够正常运行,系统必 须从内存中调入一页程序或数据。但应将那 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。置换算法的好坏,将直接影响到系统的 性能。
OPT算法 算法
最近最久未使用算法LRU
这种算法的基本思想是,如果某一页被访问 了,那么它很可能马上又被访问;反之,如 果某一页很长时间没有被访问,那么最近也 不太可能会被访问。这种算法考虑了程序设 计的局部性原理。其实质是,当需要置换一 页时,选择在最近一段时间最久未使用的页 面予以淘汰。
LRU算法 算法
系统界面以及图标
系统运行流程图
NRU 页面 置换
LFU 页面 置换
最佳置换算法OPT
它是一种理想化的算法,性能最在最长时间内不再 被访问的页面置换出去。但是要确定哪一个 被访问的页面置换出去 页面是未来最长时间内不再被访问的,目前 来说是很难估计的,所以该算法通常用来评 价其它算法。不过作为模拟实验,我们已经 可以做到实现OPT算法。
最少使用置换算法LFU
该置换算法选择在最近使其使用最少的页面 作为淘汰页,为每一个页面新增一个关联的 变量,用于统计该页面被访问的次数,在置 换页面时,选择被访问次数最少的那个置换 出去。
LFU算法 算法
最近未用算法NRU
为每页设置一位访问位,当某页被访问时, 其访问位置1。置换算法在替换页面时,只 需要检查它的访问位,如果是0,就将该页 换出,如果是1,则重新将它置为0,从而给 该页第二次驻留内存的机会,再依次检查下 一个页面。如果最后一个页面任然没有被换 出,则到第一个页面去重新检查。

操作系统课程设计报告页面置换算法

操作系统课程设计报告页面置换算法

计算机科学与技术学院《操作系统》课程设计报告(2013/2014学年第一学期)学生姓名:学生专业:网络工程学生班级:网络工程112001学生学号:指导教师:2013年12月20日计算机科学与技术学院课程设计任务书目录第一章问题的提出 (8)1.1关于页面置换算法模拟程序问题的产生 (8)1.2 任务分析 (8)第二章需求分析 (9)2.1需求说明 (9)2.2操作界面和操作方法 (10)第三章设计描述 (11)3.1方案设计 (11)3.2主要的函数 (11)第四章算法描述 (12)4.1主函数流程图 (12)4.2FIFO(先进先出)页面置换算法 (7)4.3LRU(最近最久未使用)页面置换算法 (9)4.4OPT(最佳置换算法) (7)4.5实现结果 (13)第五章程序测试 (17)5.1 设计测试数据 (17)5.2 测试结果及分析 (17)结论 (18)参考文献 (19)代码: (20)第一章问题的提出1.1关于页面置换算法模拟程序问题的产生在各种存储器管理方式中,有一个共同的特点,即它们都要求将一个作业全部装入内存方能运行,但是有两种情况:(1)有的作业很大,不能全部装入内存,致使作业无法运行;(2)有大量作业要求运行,但内存容量不足以容纳所有这些作业。

而虚拟内存技术正式从逻辑上扩充内存容量,将会解决以上两个问题。

从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中,通常,把选择换出的页面的算法称为页面置换算法(Page-Replacement Algorithms)。

进而页面置换算法模拟程序能客观的将其工作原理展现在我们面前。

1.2 任务分析首先,定义宏变量,设置所占最大内存长度。

编辑以时间为种子,初始化随即发生器。

进行相关页面输入程序的编写以及页面的打印。

尔后,寻找最近最近最久未使用的页面、记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度等相关程序的代码编写。

最后,进行)FIFO 、LRU、OPT三种算法的编写。

lru页面置换算法课程设计

lru页面置换算法课程设计

lru页面置换算法课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解操作系统中内存管理的重要性,掌握LRU(最近最少使用)页面置换算法的基本原理;2. 掌握LRU算法在虚拟内存中的应用,了解其在提高内存利用率方面的作用;3. 学会分析不同页面置换算法的优缺点,并能够比较LRU算法与其他算法的性能差异。

技能目标:1. 能够运用所学知识编写简单的LRU页面置换算法程序,实现虚拟内存的页面置换功能;2. 培养学生的编程实践能力,提高问题分析、解决能力;3. 学会通过实验数据分析页面置换算法的性能,培养科学研究和评价的能力。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对计算机操作系统领域的学习兴趣,激发学生主动探索精神;2. 培养学生团队合作意识,学会倾听、交流、协作,提高人际沟通能力;3. 引导学生关注科技发展,了解页面置换算法在现实生活中的应用,培养学生的社会责任感。

本课程针对高中年级学生,结合学科特点和教学要求,注重理论与实践相结合,以培养学生的实际操作能力和创新精神为核心。

通过本课程的学习,使学生能够掌握LRU页面置换算法的基本原理,具备一定的编程实践能力,同时培养学生的团队合作意识和人际沟通能力,为将来的学习和工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 理论知识:- 操作系统内存管理概述,理解内存分配、回收和页面置换的基本概念;- LRU页面置换算法的原理与实现步骤,对比其他常见页面置换算法;- 虚拟内存的工作原理,分析LRU算法在虚拟内存管理中的作用。

2. 实践操作:- 编写LRU页面置换算法的伪代码或程序,实际操作演示;- 设计实验,模拟不同场景下页面访问序列,分析LRU算法的性能表现;- 优化LRU算法,探讨提高页面置换效率的方法。

3. 教学大纲:- 第一课时:操作系统内存管理概述,介绍内存分配与回收;- 第二课时:页面置换算法原理,分析LRU算法的优势与局限;- 第三课时:虚拟内存与LRU算法,讲解LRU在虚拟内存中的应用;- 第四课时:实践操作,编写LRU页面置换算法程序,进行性能分析;- 第五课时:课程总结,探讨优化策略,拓展相关知识。

操作系统课程设计页面置换算法

操作系统课程设计页面置换算法

《操作系统》实验报告实验题目:班级:学号:姓名:实验日期:报告日期:成绩:实验内容简要描述1、实验目的(1)掌握先进先出页面置换算法;(2)掌握最近最久未使用页面置换算法;(3)掌握改进的CLOCK页面置换算法,了解其他页面置换算法;(4)熟悉C/C++或其他语言编程。

2、实验要求要求掌握C/C++语言进行编码,掌握页面缺页率的算法和基本思想,理解先进先出,最近最久未使用页面置换算法的,计算并记录缺页率。

根据实验数据撰写实验报告3、实验内容编写程序,设置不同的页面数,使用不同的页面替换策略算法进行模拟页面替换。

先进先出,最近最久未使用页面置换算法等,并计算缺页率。

4、实验环境1.PC微机2.Windows 操作系统3.C/C++或其他语言开发环境实验体会通过这次实验我学到了C/C++语言进行编码,以及页面缺页率的算法和基本思想,和页面置换算法的基本知识,发现了自己的一些不足,对今后编写C/C++语言提供了帮助。

附件:源程序[包括截图]#include<conio.h>#include<stdio.h>#include<dos.h>#include<stdlib.h>#include<math.h>#include<time.h>int add[256],page[256];int k,j,ram,t;float rate;struct s1{ int page; int free; int tag;}fifo[33],opt[33],lru[33];struct s2{ int time;};int random(int x){ return rand() % x;}void address();int random(int x);float FIFO(int ram);float OPT(int ram);float LRU(int ram);void main(){ int i,p[256]; address(); srand(time(0));for(k=1;k<=8;){ printf("the size of the page is %d k\n",k);printf("the page number is ...\n");for(i=0;i<256;i++){ p[i]=add[i]/(k*1024); printf("%d ",p[i]);}j=0;for(i=0;i<256;i++){ while(p[i]==p[i+1]) i++; page[j]=p[i]; j++;}printf("\nafter connect the same pages the page num is:\n"); for(i=0;i<j;i++)printf("%d ",page[i]);printf("\n");getch();for(ram=1;ram<=32;ram++){ if (ram==10)getch();printf("\nblock=%d pages=%d,absent rate:",ram,j);printf("FIFO=%0.2f%%",FIFO(ram));printf("LRU=%0.2f%%",LRU(ram));printf("OPT=%0.2f%%",OPT(ram));}k=k*2; getch();}}void address(){ int i; add[0]=1000;for(i=1;i<=255;i++){int x=random(1024);if((x>=0)&&(x<512))add[i]=add[i-1]+1;if((x>=512)&&(x<768))add[i]=random(add[i-1]-1)+1;if((x>=768)&&(x<1024))add[i]=add[i-1]+random(30*1024-add[i-1]-1)+1; }}float FIFO(int ram) /{ int absent=0,t=0,i,z,l,yn;for(i=0;i<ram;i++){ fifo[i].page=-1; fifo[i].free=1; fifo[i].tag=0;}i=0;while(i<j){yn=0; for(z=0;z<ram;z++)if(fifo[z].page==page[i]){yn=1;for(z=0;z<ram;z++)if(fifo[z].free==0)fifo[z].tag+=1;}if(yn!=1){absent+=1; l=0;while((l<ram)&&(fifo[l].free==0))l++;if((l<ram)&&(fifo[l].free==1)){fifo[l].page=page[i];fifo[l].free=0;for(l=0;l<ram;l++)if(fifo[l].free==0)fifo[l].tag+=1;}else{t=0;for(l=0;l<ram;l++)if(fifo[l].tag<fifo[t].tag)t=l;fifo[t].page=page[i];fifo[t].free=0;fifo[t].tag=1;l=0;}}i++;}rate=(float)absent/j*100;return rate;}float LRU(int ram) /{int absent=0,yn,t,i,l,z,now=0;struct s2 P[250];for(i=0;i<j;i++)P[i].time=0;for(i=0;i<ram;i++){ lru[i].page=-1; lru[i].free=1;}i=0;while(i<j){for(l=0;z<ram;z++)yn=0;for(z=0;z<ram;z++){ if(lru[z].page==page[i]){ now+=1;P[lru[z].page].time=now;yn=1;}if(yn!=1){ absent+=1; now+=1; l=0;while((l<=ram)&&(lru[l].free==0)) l++;if((l<=ram)&&(lru[l].free==1)){lru[l].page=page[i];P[lru[l].page].time=now;lru[l].free=0;}else{t=0;for(l=0;l<ram;l++)if(P[lru[l].page].time<P[lru[t].page].time)t=1;lru[t].page=page[i];P[lru[t].page].time=now;}}}i++;}rate=(float)absent/j*100;return rate;}float OPT(int ram){int yn,t,absent=0,i,l1,k,l;for (i=0;i<ram;i++){opt[i].page=-1; opt[i].free=1; opt[i].tag=0;}i=0;while(i<j){yn=0;for (l1=0;l1<ram;l1++)if (page[i]==opt[l1].page){yn=1;for(k=0;k<ram;k++)opt[k].tag-=1;}if(yn!=1){ absent+=1; l=0;while((l<ram)&&(opt[l].free==0)) l++;if((l<=ram)&&(opt[l].free==1)){ opt[l].page=page[i]; opt[l].free=0; opt[l].tag=1;for(l=0;l<ram;l++){ opt[l].tag-=1;}}else{for(l=0;l<ram;l++){t=i;while(t<j&&opt[l].page!=page[t]){ t++;opt[l].tag+=1;}}t=0;for(l=0;l<ram;l++)if(opt[l].tag>opt[t].tag) t=l;opt[t].page=page[i];opt[t].tag=1;}}i++;}rate=(float)absent/j*100;return rate;}运行结果:。

操作系统页面置换算法_课程设计论文

操作系统页面置换算法_课程设计论文

操作系统页面置换算法_课程设计论文《操作系统》课程设计任务书题目:常用页面置换算法模拟实验学号: 学生姓名:班级:题目类型:软件工程,R,指导教师: 一、设计目的学生通过该题目的设计过程,掌握常用页面置换算法的原理、软件开发方法并提高解决实际问题的能力。

二、设计任务1、了解UNIX的命令及使用格式,熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令,练习并掌握UNIX提供的vi编辑器来编译C程序,学会利用gcc、gdb编译、调试C程序。

2、设计一个虚拟存储区和内存工作区,并使用最佳淘汰算法,OPT,、先进先出算法,FIFO,、最近最久未使用算法,LRU,计算访问命中率。

,命中率,,,页面失效次数,页地址流长度,三、设计要求1、分析设计要求,给出解决方案,要说明设计实现所用的原理、采用的数据结构,。

2、设计合适的测试用例,对得到的运行结果要有分析。

3、设计中遇到的问题,设计的心得体会。

4、文档:课程设计打印文档每个学生一份,并装在统一的资料袋中。

5、光盘:每个学生的文档和程序资料建在一个以自己学号和姓名命名的文件夹下,刻录一张光盘,装入资料袋中。

四、提交的成果1. 设计说明书一份,内容包括:1) 中文摘要100字;关键词3-5个;2) 设计思想;3,各模块的伪码算法;4,函数的调用关系图;5,测试结果;6,源程序,带注释,;7,设计总结;8) 参考文献、致谢等。

2. 刻制光盘一张。

五、主要参考文献1. 汤子瀛,哲凤屏.《计算机操作系统》.西安电子科技大学学出版社.2. 王清,李光明.《计算机操作系统》.冶金工业出版社.3.,钟秀等. 操作系统教程. 高等教育出版社4.曾明. Linux操作系统应用教程. 陕西科学技术出版社.5. 张丽芬,刘利雄.《操作系统实验教程》. 清华大学出版社.6. 孙静, 操作系统教程,,原理和实例分析. 高等教育出版社7. 周长林,计算机操作系统教程. 高等教育出版社8. 张尧学,计算机操作系统教程,清华大学出版社9. 任满杰,操作系统原理实用教程,电子工业出版社10.张坤.操作系统实验教程,清华大学出版社六、各阶段时间安排,共2周,周次日期内容地点教师讲解设计要求教室星期一~二查找参考资料图书馆第1周星期三~五算法设计,编程实现教室星期一~三算法设计,编程实现教室第2周星期四~五检查程序,答辩教室2013年12月9日摘要操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源,控制程序运行改善人机界面,为其它应用软件提供支持等,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
intmain()(主函数);
随机数发生器
#include <stdlib.h>
#include <time.h> //准备用时钟函数调用库函数
t=time(NULL);//取时钟时间并存入t调用库函数
srand(t);//用时间t初始化随机数发生器调用库函数
x=rand( )%10+1;//返回一个1~10之间的随机数
从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中,通常,把选择换出的页面的算法称为页面置换算法(Page-Replacement Algorithms)。进而页面置换算法模拟程序能客观的将其工作原理展现在我们面前。
1.2 任务分析
首先,定义宏变量,设置所占最大内存长度。编辑以时间为种子,初始化随即发生器。进行相关页面输入程序的编写以及页面的打印。尔后,寻找最近最近最久未使用的页面 、记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度等相关程序的代码编写。最后,进行)FIFO、LRU、OPT三种算法的编写。
2.2操作界面和操作方法
*************页面置换算法算法演示****************
请首先输入页面走向长度L:
请首先输入页面数:
根据提示进入算法界面:
在如上的操作界面中分别按照提示进行输入,按回车键表示当前输入完毕,然后进行下个步骤的输入或者得到最终结果。
第3章设计描述
3.1方案设计
第二章需求分析
2.1需求说明
1.用随机数方法产生页面走向,页面走向长度为L。
2.根据页面走向,分别采用FIFO和LRU算法进行页面置换,统计缺页率;为简化操作,在淘汰一页时,只将该页在页表中抹去,而不再判断块和页表长度(作业的页面数)分别为m和k,初始时,作业页面都不在内存。
首先,定义宏变量,设置所占最大内存长度。编辑以时间为种子,初始化随即发生器。进行相关页面输入程序的编写以及页面的打印。
其次,寻找最近最近最久未使用的页面 、记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度等相关程序的代码编写。
最后,进行FIFO、LRU、OPT三种算法的编写。
3.2主要的函数
Input(int m,Pro p[L])(打印页面走向状态);
贾正正
专业班级
网络工程112001班
学号
201120030109
课程设计任务内容
[问题描述]设计一个虚拟存储区和内存工作区,并使用最佳淘汰算法(OPT)、先进先出算法(FIFO)、最近最久未使用算法(LRU)计算访问命中率。
[基本要求]
(1)分析设计要求,给出解决方案
(2)设计合适的测试用例,对得到的运行结果要有分析。
cout<<endl;
cout<<" FIFO算法页面置换情况如下: "<<endl;
cout<<endl;
cout<<" ****************************************** "<<endl;
while(i<m)
{
if(Search(p[i].num,page)>=0)//当前页面在内存中
也不会被访问。
代码:if(c==2)//LRU页面置换
{
n=0;
cout<<" ****************************************** "<<endl;
cout<<endl;
cout<<" LRU算法页面置换情况如下: "<<endl;
cout<<endl;
cout<<" ****************************************** "<<endl;
第4章算法描述
4.1主函数流程图
4.2FIFO(先进先出)页面置换算法
设计原理:需要进行页面置换,即把内存中装入最早的那个页面淘汰,换入当前的页面。
代码:if(c==1)//FIFO页面置换
{
n=0;
cout<<" ****************************************** "<<endl;
while(i<m)
{
int a;
t=Search(p[i].num,page);
指导教师:赵建
时 间: 2013年 12月 10日
第一章问题的提出
1.1关于页面置换算法模拟程序问题的产生
在各种存储器管理方式中,有一个共同的特点,即它们都要求将一个作业全部装入内存方能运行,但是有两种情况:(1) 有的作业很大,不能全部装入内存,致使作业无法运行;(2) 有大量作业要求运行,但内存容量不足以容纳所有这些作业。而虚拟内存技术正式从逻辑上扩充内存容量,将会解决以上两个问题。
print(page);//打印当前页面
t++;//下一个内存块
i++;//指向下一个页面
}
}
}
cout<<"缺页次数:"<<n<<" 缺页率:"<<n/m<<endl;
}
4.3LRU(最近最久未使用)页面置换算法
设计原理: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,则它可能马上还要被访问。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
操作系统课程设计-页面置换算法
计算机科学与技术学院
《操作系统》课程设计报告
(2013/2014学年第一学期)
学生姓名:
学生专业:网络工程
学生班级:网络工程112001
学生学号:
指导教师:
2013年12月20日
计算机科学与技术学院
课程设计任务书
课程设计名称
《操作系统》课程设计
课程设计题目
页面置换算法
学生姓名
{cout<<p[i].num<<" ";//输出当前页p[i].num
cout<<"不缺页"<<endl;
i++;//i加1
}
else //当前页不在内存中
{
if(t==M)t=0;
else
{
n++;//缺页次数加1
page[t].num=p[i].num;//把当前页面放入内存中
cout<<p[i].num<<" ";
void print(Pro *page1)(打印当前的页面);
int Search(int e,Pro *page1 )(寻找内存块中与e相同的块号);
intMax(Pro *page1)(寻找最近最长未使用的页面);
intCount(Pro *page1,int i,int t,Pro p[L])(记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度);
相关文档
最新文档