操作系統(tǒng)綜合實踐報告
課程號：220011050
設(shè)計題目：頁面置換算法

姓 名 劉衍鳴
學(xué) 院 信息與電氣工程學(xué)院
專 業(yè) 計算機科學(xué)與技術(shù)
年 級 2019級專升本
學(xué) 號 20192203172
成績評定：
2019 年 12 月 25 日

一、 課程設(shè)計選題
1.選題內(nèi)容
編程序?qū)崿F(xiàn)先進先出算法（FIFO）、最近最久未使用算法（LRU）、最佳置換算法（OPT）的具體實現(xiàn)過程，并計算訪問命中率。
2.選題要求
①計主界面以靈活選擇某算法，且以上算法都要實現(xiàn)。
②用隨機數(shù)方法產(chǎn)生頁面走向。
③假定初始時頁面都不在內(nèi)存。
二、 課程設(shè)計需求分析
在進程運行過程中，若其所要訪問的頁面不在內(nèi)存，而需把它們調(diào)入內(nèi)存，但內(nèi)存已無空閑空間時，為了保證該進程能正常運行，系統(tǒng)必須從內(nèi)存中調(diào)出一頁程序或數(shù)據(jù)送到磁盤的對換區(qū)中。但應(yīng)將哪個頁面調(diào)出，須根據(jù)一定的算法來確定。通常，把選擇換出頁面的算法稱為頁面置換算法(Page-Replacement Algorithms)。 置換算法的好壞將直接影響到系統(tǒng)的性能。
三、 概要設(shè)計
在程序中定義兩個數(shù)組分別存放內(nèi)存塊的內(nèi)容和頁面引用序列，讓頁面引用序列進入內(nèi)存塊，如果內(nèi)存塊已滿進行頁面置換，實現(xiàn)先進先出算法時，定義一個時間數(shù)組，讓先進內(nèi)存塊對應(yīng)的數(shù)組值最大的用于置換；實現(xiàn)最近最久未使用算法時，定義一個使用數(shù)組，讓最近未被使用的內(nèi)存塊對應(yīng)數(shù)組最大值用于置換；實現(xiàn)最佳置換算法時，分別將內(nèi)存塊內(nèi)容與剩余頁面內(nèi)容序列相同時的最大值的塊用于頁面置換。
四、 模塊的基本算法
CreatePage()：初始化頁面序列，在頁面序列數(shù)組Page[PNum]中隨機生成PNum個數(shù)。
FIFO()：先進先出頁面置換算法。
LRU()：最近最久未使用算法。
OPT()：最佳置換算法。
五、 系統(tǒng)實現(xiàn)

流程圖

2.代碼

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define PNum 12 #define BNum 3 int Page[PNum]={0}; typedef struct{int block;int time; }BLock; typedef struct LNode{BLock B[3]; }Mem; Mem M; void CreatePage(){//初始化頁面printf("頁面走向:\n");for(int i=0;i<PNum;i++){Page[i]=rand()%9+1;printf("%d ",Page[i]);} printf("\n"); } int max(int a,int b,int c){int x,z;if(a>=b)x=a;else x=b;if(x>=c)z=x;elsez=c;return z; } void InitM(){for(int q=0;q<PNum;q++){M.B[q].block=0;}for(int q=0;q<PNum;q++){M.B[q].time=0;} } void FIFO(){ //先進先出頁面置換算法printf("具體實現(xiàn)過程:\n");InitM();int i=0,j=0;int a=-1,b=-1;int Max=-1;int MaxT=0;int count=0;for(i=0;i<PNum;i++){for(j=0;j<BNum;j++)if(M.B[j].block==0){a=j; //記住第一個頁面為空的下標用于進入內(nèi)存 break; }for(j=0;j<BNum;j++){if(M.B[j].block==Page[i])b=j; //記住相同頁面的下標不再置換 }for(j=0;j<BNum;j++){if(M.B[j].time>MaxT){MaxT=M.B[j].time;Max=j; //記住最先進入內(nèi)存頁面的下標 } }if(b==-1){ //內(nèi)存中沒有相同的頁 if(a!=-1){ //內(nèi)存中還有空頁面 M.B[a].block=Page[i];M.B[a].time=0;for(j=0;j<=a;j++)M.B[j].time++ ; // a=-1; }else{ //內(nèi)存中已沒有空頁需進行置換 M.B[Max].block=Page[i];M.B[Max].time=0;for(j=0;j<BNum;j++)M.B[j].time++;Max=-1;MaxT=0;count++; } }else{ //內(nèi)存中有相同的頁不再置換 M.B[b].block=Page[i];for(j=0;j<BNum;j++){M.B[j].time++;}b=-1; }for(j=0;j<BNum;j++){printf("%d ",M.B[j].block);}printf("\n"); }float rate;float n=PNum-count;rate=(n/PNum)*100;printf("命中率為%.2lf%%\n",rate); } void LRU(){ //最近最久未使用置換算法printf("具體實現(xiàn)過程:\n");InitM();int i=0,j=0;int a=-1,b=-1;int Max=-1;int MaxU=0;int count=0;for(i=0;i<PNum;i++){for(j=0;j<BNum;j++)if(M.B[j].block==0){a=j; //記住第一個頁面為空的下標用于進入內(nèi)存 break; }for(j=0;j<BNum;j++){if(M.B[j].block==Page[i])b=j; //記住相同頁面的下標不再置換 }for(j=0;j<BNum;j++){if(M.B[j].time>MaxU){MaxU=M.B[j].time;Max=j; //記住最先進入內(nèi)存頁面的下標 } }if(b==-1){ //內(nèi)存中沒有相同的頁 if(a!=-1){ //內(nèi)存中還有空頁面 M.B[a].block=Page[i];M.B[a].time=0;for(j=0;j<=a;j++)M.B[j].time++;a=-1;}else{//內(nèi)存中已沒有空頁需進行置換 M.B[Max].block=Page[i];M.B[Max].time=0;for(j=0;j<BNum;j++)M.B[j].time++;Max=-1;MaxU=0;count++; }}else{//內(nèi)存中有相同的頁不再置換M.B[b].block=Page[i];M.B[b].time=0; //再次使用，置其為0 if(a!=-1){M.B[a].time=0; }for(j=0;j<BNum;j++){M.B[j].time++;}Max=-1;MaxU=0;b=-1;} for(j=0;j<BNum;j++){printf("%d ",M.B[j].block);}printf("\n"); }float rate;float n=PNum-count;rate=(n/PNum)*100;printf("命中率為%.2lf%%\n",rate); } void OPT(){ //最佳置換算法printf("具體實現(xiàn)過程:\n");for(int q=0;q<PNum;q++){M.B[q].block=0;} int i=0,j=0;int a=-1,b=-1;int Max=-1;int count=0;for(i=0;i<PNum;i++){for(j=0;j<BNum;j++)if(M.B[j].block==0){a=j; //記住第一個頁面為空的下標用于進入內(nèi)存 break; }for(j=0;j<BNum;j++){if(M.B[j].block==Page[i])b=j; //記住相同頁面的下標不再置換 }if(b==-1){//內(nèi)存中沒有相同的頁if(a!=-1){ //內(nèi)存中還有空頁面 M.B[a].block=Page[i];//V[a]=0;a=-1;}else{ //內(nèi)存中已沒有空頁需進行置換int c,d,e; int x,y,m;for(c=i+1;c<=PNum-1;c++){if(Page[c]==M.B[0].block){x=c;break;}else{x=PNum;} }for(d=i+1;d<=PNum-1;d++){if(Page[d]==M.B[1].block){y=d;break;}else{y=PNum;}}for(e=i+1;e<=PNum-1;e++){if(Page[e]==M.B[2].block){m=e;break;}else{m=PNum;}}int z=max(x,y,m);if(z==x)Max=0;if(z==y)Max=1;if(z==m)Max=2;M.B[Max].block=Page[i];Max=-1; b=-1; count++; } } else{//內(nèi)存中有相同的頁不再置換M.B[b].block=Page[i];}for(j=0;j<BNum;j++){printf("%d ",M.B[j].block);}printf("\n");}float rate;float n=PNum-count;rate=(n/PNum)*100;printf("命中率為%.2lf%%\n",rate); } void Printf(){printf("***********頁面置換算法******************\n");printf("***** 1-先進先出頁面置換算法*************\n");printf("***** 2-最近最久未使用頁面置換算法*******\n");printf("***** 3-最佳置換算法*********************\n");printf("***** 0-退出*****************************\n");printf("*****************************************\n"); } int main(){int n;while(1){Printf();printf("請選擇您要進行的操作:\n");scanf("%d",&n);CreatePage();switch(n){case 1:FIFO();break;case 2:LRU();break;case 3:OPT();break;case 0:exit(0);break; }}return 0; }

六、 系統(tǒng)測試

七、 總結(jié)
本次我的操作系統(tǒng)課程設(shè)計設(shè)計歷時將近3天才得以完成，期間對作品進行了構(gòu)想、思考、制作、完善，經(jīng)歷了這次實訓(xùn)讓對知識點進行了系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)，也讓自己認識到了自己的不足。本次實訓(xùn)后，也讓我深深地明白程序從系統(tǒng)設(shè)計的具體步驟，和一個系統(tǒng)應(yīng)該具有哪些要素。相信在下一次的設(shè)計中我可以做的更好。
八、 參考文獻
[1]湯小丹、梁紅兵、哲鳳屏、湯子瀛.計算機操作系統(tǒng).西安電子科技大學(xué)出版社，2019.4

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统课程设计（页面置换算法 C语言）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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