操作系统原理课程设计:模拟页面置换算法(OPT, LRU, FIFO)

需积分: 10 12 下载量 142 浏览量 更新于2024-07-19 2 收藏 143KB DOCX 举报
本课程设计围绕"页面置换算法的模拟实现"展开,旨在深化学生对操作系统原理的理解和实践操作能力。设计背景是在完成"操作系统原理"学习后进行的综合训练,目标是掌握操作系统的工作原理和常见算法如FIFO(先入先出)、LRU(最近最少使用)和OPT(最优淘汰)的具体应用。 在设计内容中,首先明确了三种页面置换算法的基本概念: 1. **OPT**(最优淘汰):该算法优先淘汰最不可能再次使用的页面,或长时间不被访问的页面,以期望减少未来缺页的可能。 2. **LRU**(最近最少使用):根据页面的使用历史,选择最近最长时间未被访问的页面进行置换,倾向于保留近期频繁使用的数据。 3. **FIFO**(先进先出):简单易实现,按照页面调入内存的顺序进行淘汰,是最基础的页面替换策略。 程序的核心部分包括四个主要函数: - **intfifo(intnum)**:处理FIFO算法的逻辑。 - **intlru(intnum)**:实现LRU算法的具体操作。 - **intopt(intnum)**:负责执行OPT算法。 - **voiddisplay(char al, int n, double rate)**:用于显示置换过程中的信息,如缺页率。 在`main()`函数中,程序流程简洁,首先通过`read()`函数读取页面号流,然后调用`view()`函数作为主界面,用户可以选择算法并输入进程分配的物理块数。`view()`函数根据用户输入的选择调用相应的算法函数。 `view()`函数的设计灵活,能够根据用户输入的不同,调用`opt()`、`fifo()`或`lru()`函数,并在用户完成操作后展示结果,包括中断页面和缺页率。 本课程设计项目不仅锻炼了学生的编程技能,还通过模拟真实操作系统场景,深入理解并实践了页面置换算法的理论知识,对于操作系统原理的学习具有重要的实践意义。
2012-01-15 上传
一、实验目的 1、了解虚拟存储器的基本原理和实现方法。 2、掌握几种页面置换算法。 二、实验内容 设计模拟实现采用不同内外存调度算法进行页面置换,并计算缺页率。 三、实验原理 内存在计算机中的作用很大,电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行,如果执行的程序很大或很多,就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题,Window中运用了虚拟内存技术,即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用,当内存占用完时,电脑就会自动调用硬盘来充当内存,以缓解内存的紧张。 虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。它是采用一定的方法将一定的外存容量模拟成内存,同时对程序进出内存的方式进行管理,从而得到一个比实际内存容量大得多的内存空间,使得程序的运行不受内存大小的限制。虚拟存储区的容量与物理主存大小无关,而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。 虚拟内存的设置主要有两点,即内存大小和分页位置,内存大小就是设置虚拟内存最小为多少和最大为多少;而分页位置则是设置虚拟内存应使用那个分区中的硬盘空间。 1. 最佳置换算法(OPT):选择永不使用或是在最长时间内不再被访问(即距现在最长时间才会被访问)的页面淘汰出内存。 2. 先进先出置换算法(FIFO):选择最先进入内存即在内存驻留时间最久的页面换出到外存。 3. 最近最久未使用置换算法(LRU): 以“最近的过去”作为“最近的将来”的近似,选择最近一段时间最长时间未被访问的页面淘汰出内存