操作系统课程设计：处理机、存储器与虚拟存储器管理

"操作系统(一个小型操作系统的设计与实现)课程设计" 这篇文档主要涵盖了操作系统设计的关键组成部分，包括处理机管理、存储器管理和虚拟存储器的缺页调度。在课程设计中，学生需要整合本学期三次实验的内容，实现这些核心功能。 一、处理机管理 处理机管理涉及到的任务是调度进程，确保公平且高效地分配计算资源。文档中提到了两种常见的调度算法： 1. 先来先服务(FCFS)：这是一种非剥夺式调度算法，按照进程到达的先后顺序进行调度。每个进程一旦开始执行，就会一直运行到完成或被高优先级进程抢占。FCFS算法简单，但可能导致短进程等待时间过长。在实现中，通过建立一个按到达时间排序的链表，从头到尾依次调度进程。 2. 时间片轮转(RR)：这种算法将CPU时间划分为固定长度的时间片，每个进程只能连续执行一个时间片。当时间片用完，进程会被暂停，移到队列末尾，等待下一次调度。时间片轮转能够保证响应时间，避免长进程独占资源。 二、存储器管理 这部分介绍了可变式分区管理，包括两种内存分配策略： 1. 首次适应法：当分配内存时，系统会从空闲分区列表的第一个可用分区开始查找，找到第一个满足要求的分区就进行分配。这种方法能有效利用小分区，但可能导致大分区的浪费。回收时，需要更新空闲分区表。 2. 最佳适应法：与首次适应相反，它会在所有空闲分区中寻找最小的能满足需求的分区。尽管可以减少内存碎片，但可能导致大量小碎片的产生。 三、虚拟存储器的缺页调度 缺页调度是虚拟存储器管理的一部分，文档中提到了两种常见的策略： 1. 先进先出(FIFO)：最简单的页面替换算法，按照页面进入内存的顺序进行替换。当物理内存满时，最先进入的页面首先被淘汰。 2. 最近最少使用(LRU)：LRU算法假设最近未使用的页面在未来最不可能被访问，因此选择最长时间未被访问的页面进行替换。在实现上，需要维护页面的访问历史记录。 在实现这些算法时，通常需要设计数据结构，如链表来存储进程或页面信息，并进行相应的操作。同时，还需要计算性能指标，如平均作业周转时间、平均带权作业周转时间，以评估调度算法的效率。 在设计的主界面上，应有入口分别连接到处理机管理、存储器管理和缺页调度的相关程序，方便用户输入测试数据并观察结果。例如，对于FCFS和RR，可以输入一系列作业的到达时间和运行时间，然后模拟调度过程，输出每个作业的执行情况。对于存储器管理，可以模拟内存分配和回收，展示内存空间的变化。而对于虚拟存储器，可以模拟页面的调入调出，分析缺页率等性能指标。