頁面置換算法操作系統(tǒng)課程設計

1、<p>　　《操作系統(tǒng)課程設計報告 》</p><p>　　專 業(yè)： 計算機 </p><p>　　班 級： 網絡工程班 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　

2、指導教師： </p><p>　　學 號： </p><p>　　目 錄</p><p>　　1.課程設計目的……………………………………………………2</p><p>　　2.課程設計題目描述和要求………………………………………3&l

3、t;/p><p>　　3.課程設計內容……………………………………………………3</p><p>　　3.1頁面置換原理描述………………………………………………3</p><p>　　3.2 模擬頁面置換算法的代碼……………………………………6</p><p>　　4.課程設計實驗總結………………………………………………8</p>

4、<p>　　5.參考文獻…………………………………………………………9</p><p>　　Clock頁面置換算法</p><p><b>　　1.課程設計目的</b></p><p>　　本實驗主要對操作系統(tǒng)中應用的一些關鍵算法進行模擬。學生通過設計與實現相關算法，能夠加強對相應理論的理解，并對了解操作系統(tǒng)內部的基本處理原理與過程也

5、有很多益處。</p><p>　　2.課程設計題目描述和要求</p><p>　　基本要求：描述Clock算法的基本原理、必要的數據結構、算法執(zhí)行流程圖、編碼實現。</p><p>　　1）初始化：輸入作業(yè)可占用的總頁框數，初始化置空。</p><p>　　2）輸入請求序列：輸入一個作業(yè)頁號訪問請求序列，依次占用相應頁框，直至全部占用；<

6、;/p><p>　　3）Clock算法：當頁框全部占用后，對于后續(xù)新的頁號訪問請求，執(zhí)行Clock算法，淘汰1個頁面后裝入新的頁號。</p><p>　　4）顯示當前分配淘汰序列：顯示淘汰的頁號序列。</p><p><b>　　3.課程設計內容</b></p><p>　　3.1頁面置換原理描述</p>&l

7、t;p>　　在采用請求分頁機制的操作系統(tǒng)中，當運行一個程序的時候，若要訪問的頁面不在內存中而需要把它們調入內存，但此時內存已無空閑空間，為了保證該進程能正常運行，需選擇內存中暫時不用的頁面調出到磁盤交換區(qū)。選擇調出哪個頁面，由頁面算法決定。頁面置換算法的好壞，直接影響系統(tǒng)的性能，所以一個好的頁面置換算法，應盡可能選擇調出較長時間內不會再訪問的頁面，以保證較低的缺頁率。</p><p>　　改進型的Clock

8、算法的思想：在將一個頁面換出時，如果該頁已被修改過，便須將它重新寫到磁盤上；但如果該頁未被修改過，則不必將它拷回磁盤。同時滿足這兩條件的頁面作為首先淘汰的頁。由訪問位A和修改位M可以組合成下面四種類型的頁面：</p><p>　　1 類（A=0，M=0）：表示該頁最近既未被訪問、又未被修改，是最佳淘汰頁。</p><p>　　2 類（A=0，M=1）：表示該頁最近未被訪問，但已被修改，并不

9、是很好的淘汰頁。</p><p>　　3 類（A=1，M=0）：最近已被訪問，但未被修改，該頁有可能再被訪問。</p><p>　　4 類（A=1，M=1）：最近已被訪問且被修改，該頁有可能再被訪問。</p><p>　　在內存中的每個頁必定是這四類頁面之一，在進行頁面置換時，可采用與簡單Clock算法相類似的算法，其差別在于須同時檢查訪問位和修改位，以確定該頁是四

10、類頁面中的哪一種。此算法稱為改進型Clock算法。其執(zhí)行過程可分成以下三步：</p><p>　?。?）從指針所指示的當前位置開始，掃描循環(huán)隊列，尋找A=0且M=0的第一類頁面，將所遇到的第一個頁面作為所選中的淘汰頁。在第一次掃描期間不改變訪問位A。</p><p>　?。?）如果第一步失敗，即查找一周后未遇到第一類頁面，則開始第二輪掃描，尋找A=0且M=1的第二類頁面，將所遇到的第一個這

11、類頁面作為淘汰頁。在第二輪掃描期間，將所有經過的頁面的訪問位置0。</p><p>　　（3）如果第二步也失敗，即未找到第二類頁面，則將指針返回到開始的位置，并將所有的訪問位復0。然后，重復第一步，如果仍失敗，必要時再重復第二步，此時就一定能夠找到被淘汰的頁。</p><p><b>　　3.2 流程圖實現</b></p><p>　　3.2

12、模擬頁面置換算法的代碼</p><p>　　定義頁面表的數據結構，它包括頁號（info）,訪問位（A），修改標志（M）和指針4個屬性。代碼如下：</p><p>　　template<typename T>class Node//結點類模板，不同數據類型，編譯時生成不同的類 </p><p><b>　　{ public:</b>

13、</p><p>　　T info; //定義三個變量</p><p>　　int A; //訪問頁變量，引用位的值</p><p>　　int M; //修改頁變量，引用位的值</p><p>　　Node<T> *link;//定義類的基地址 </p><p><b>　　};

14、</b></p><p>　?。?）通過界面接收的頁面數（K），在主程序中先對K個頁面通過調用方法Insertrear(T data)進行初始化，代碼如下：</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{if(n<k)</b></p><p>

15、　　{cout<<"請輸入要訪問的頁面號："<<endl;</p><p><b>　　cin>>num;</b></p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　www->Insertrear(num);</p><p><

16、b>　　n++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　初始化頁面之后會提示是否對內存中存在的頁面進行修改，選擇Y，就會調用方法change(),并對你選擇的頁面的修改標志（M）進行修改，把它改為1（說明該頁面已被修改過了）。選擇N，就

17、會提示你“請輸入訪問的頁面號”，當你輸入一個頁面號：</p><p>　　a、通過調用方法find0(T data)判斷你輸入的頁面號是否跟內存中存在的頁面號是否相同，如果相同，通過調用方法tihuan(Node<T>*p,T data)來進行置換頁面。代碼如下：</p><p>　　find0(T data)</p><p>　　{Node<T&

18、gt; *tempb;</p><p>　　tempb=head->link;</p><p>　　while(tempb!=head)</p><p>　　{if(tempb->info==data)</p><p>　　return tempb;</p><p>　　tempb=tempb->li

19、nk;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return NULL;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　b、如果不是相同的兩個頁面，通過調用find1(T data)來尋找內存中是否存在訪問位為0，修改標志為0的頁號，如果找到了，通過調用方法tihu

20、an(Node<T>*p,T data)來進行置換頁面。如果沒有找到就調用find2(T data)來進行第二次掃描，并把掃描過的頁面的訪問為改為1。如果在內存中找到訪問為為0，修改標志為1的頁號，通過調用方法tihuan(Node<T>*p,T data)來進行置換頁面，否則，繼續(xù)循環(huán)find1(T data)的查找直到置換為止。代碼如下：</p><p><b>　　第一次掃

21、描：</b></p><p>　　find1(T data)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Node<T> *tempb;</p><p>　　tempb=head->link;</p><p>　　while(tempb!=head)&

22、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(tempb->A==0&&tempb->M==0)</p><p>　　return tempb;</p><p>　　tempb=tempb->link;</p><p><b>　　}

23、</b></p><p>　　return NULL;</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　第二次掃描：</b></p><p>　　find2(T data) </p><p><b>　　{</b><

24、;/p><p>　　Node<T> *tempb;</p><p>　　tempb=head->link;</p><p>　　while(tempb!=head)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(tempb->A==0&&te

25、mpb->M==1)</p><p>　　return tempb;</p><p>　　tempb->A=0;</p><p>　　tempb=tempb->link;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return NULL;</p>

26、<p><b>　　}</b></p><p>　　找到內存中存在訪問位為0，修改標志為0的頁號，如下：</p><p>　　頁號 訪問位 修改標志</p><p>　　2 1 0</p><p>　　3 1 1<

27、/p><p>　　1 1 0</p><p>　　找到內存中存在訪問為0，修改標志為1的頁號，如下：</p><p>　　頁號 訪問位 修改標志</p><p>　　5 0 1</p><p>　　7

28、 1 1</p><p>　　14 1 1</p><p>　　請輸入要訪問的頁面號</p><p><b>　　12</b></p><p>　　找到內存訪問位為0，修改位為1的頁號，修改后：</p><p>　　頁號

29、訪問位 修改標志</p><p>　　12 1 0 </p><p>　　7 1 1 </p><p>　　14 1 1</p><p><b>　　四、實驗總結 </b></p&

30、gt;<p>　　通過這幾周的課程設計,加深了對操作系統(tǒng)的認識,了解了操作系統(tǒng)中各種資源分配算法的實現,特別是對虛擬存儲,頁面置換有了深入的了解,并能夠用高級語言進行模擬演示。在這短短的幾周時間里，通過瀏覽、閱讀有關的資料，學到了很多東西，同時也發(fā)現僅僅書本的知識是遠遠不夠的，需要把知識運用到實踐中去，能力才能得到提高。 不僅提高對操作系統(tǒng)的了解，這次的課程設計也使自己的C編程能力加強了不少。一分耕耘，一分收獲，這次的課程

31、設計讓我受益匪淺。雖然自己所做的很少也不夠完善，但畢竟也是努力的結果。另外，使我體會最深的是：任何一門知識的掌握，僅靠學習理論知識是遠遠不夠的，要與實際動手操作相結合才能達到功效。</p><p><b>　　5參考文獻</b></p><p>　　[1] 譚浩強.C語言程序設計.第三版 清華大學出版社</p><p>　　[2] 嚴蔚敏。數據