操作系统请求分页式存储管理页面置换算法课程设计报告.doc

22操作系统程序设计 课程设计报告课 题: 请求分页式存储管理页面置换算法姓 名： 学 号： 同组姓名： 专业班级： 指导教师： 设计时间： 评阅意见：评定成绩： 指导老师签名： 年 月 日目录1. 系统描述32. 分析与设计32.1.系统功能模块图32.2.系统文件结构描述32.3.系统功能流程图42.4UI设计以及操作说明：42.5.测试数据及期望113.系统测试124.总结心得体会125.参考文献136.核心代码131. 系统描述系统使用.net framework 4.0开发的，图形用户界面使用winform程序设计，功能模块分别实现了请求分页式存储管理的LRU算法 ，FIFO 算法。 通过虚拟系统存储的概念和实现方法，进行运行的时候不需要把所有页面都装入内存中，只需要将部分页面调入内存，就可以运行。在运行过程中，若要访问的页面不在内存中，则需用请求调入的功能将其装入内存中，如果此时内存中没有空白的物理块，就通过页面置换功能淘汰一个页面，根据LRU,FIFO两种淘汰算法来进行页面置换，并能计算出FIFO，LRU两种算法在不同内存容量中的的命中率。系统运行时通过输入访问内存的顺序，以及分配的内存页面数，来进行二种算法的页面置换，实现了虚拟存储的功能和特点。2. 分析与设计2.1.系统功能模块图 图4.1 页式存储管理模块划分 2.2.系统文件结构描述 2.3.系统功能流程图2.4UI设计以及操作说明：主窗体：#region 访问顺序 private void btnSure_Click(object sender, EventArgs e) if (txtOrder.Text.Equals() MessageBox.Show(访问顺序字符串不能为空！, 警告, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning); return; order = txtOrder.Text; listBox1.Items.Clear(); string page = order.Split( ); foreach (string pg in page) listBox1.Items.Add(pg); txtOrder.Text = ; allocation alca = new allocation(); this.Hide(); DialogResult d = alca.ShowDialog(); if (d = DialogResult.OK) this.Show(); btnAlloc.Enabled = true; btnFifo.Enabled = true; btnlru.Enabled = true; alpage = alca.page; #endregion输入访问内存顺序，点击确定：#region 确定内存页分配 private void button1_Click(object sender, EventArgs e) if (textBox1.Text.Equals() MessageBox.Show(内存页面数不能为空！, 警告, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning); return; page = Convert.ToInt32(textBox1.Text.Trim(); this.Close(); #endregion输入分配内存页面数，点击确定：点击FIFO置换：FIFO 算法：淘汰最先进入的页面，也就是淘汰进入内存中驻留时间最长的页面，先进先出。FIFO 计算#region 第二步，计算 /第二步，计算 /查看是否命中 for (fangwenyemianshu = 0; fangwenyemianshu cunchufangwenyemian.Length; fangwenyemianshu+) /对于某一列进行处理 lie = fangwenyemianshu; if (lie = 0)/如果为第台一列 cunchujisuanguocheng0, lie = Convert.ToInt32(cunchufangwenyemianlie); cunchushifoumingzhong0 = 0;/没命中为a else /如果不为a第台一列 shifoumingzhong = 0;/假设没命中 for (hang = 0; hang alpage; hang+) if (cunchujisuanguochenghang, lie - 1 = Convert.ToInt32(cunchufangwenyemianlie) shifoumingzhong = hang + 1;/如果相同，则是否命中为命中位置 cunchushifoumingzhonglie = shifoumingzhong; if (lie != 0) if (shifoumingzhong != 0)/是否命中 /如?果命中，则不变 for (hang = 0; hang 0; hang-) cunchujisuanguochenghang,lie= cunchujisuanguochenghang - 1, lie - 1; cunchujisuanguocheng0,lie= Convert.ToInt32(cunchufangwenyemianlie); #endregionLRU 算法：最近久未使用的置换算法的替换规则，根据内存调入页面后的使用情况，该算法赋予页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次访问以来所经过的时间，当需要淘汰一个页面时选择现有页面其时间值最大的进行淘汰。Lru计算： for (int j = 0; j alpage; j+)/行列小于分配内存页面时，不需要淘汰页 for (int k = 0; k alpage; k+) for (fangwenyemianshu = 0; fangwenyemianshu ref_chars.Length; fangwenyemianshu+) lie = fangwenyemianshu; if (lie = 0)/如果为a第一列 cunchujisuanguocheng0, lie = Convert.ToInt32(ref_charslie); cunchushifoumingzhong0 = 0; else shifoumingzhong = 0; for (hang = 0; hang alpage; hang+) if (cunchujisuanguochenghang, lie - 1 = Convert.ToInt32(ref_charslie) shifoumingzhong = hang + 1;/如果相同，则是否命中为a命中位置 cunchushifoumingzhonglie = shifoumingzhong; if (lie != 0) if (shifoumingzhong != 0)/是否命中 /如果命中，则不变 for (hang = 0; hang alpage; hang+) cunchujisuanguochenghang, lie = cunchujisuanguochenghang, lie - 1; else /如果没有命中，则向下移一位，新的进来置换过程 for (hang = 0; hang alpage; hang+) cunchujisuanguochenghang, lie = cunchujisuanguochenghang, lie - 1; cunchujisuanguochenglie, lie = Convert.ToInt32(ref_charslie); bool flag = false; for (int loop = alpage; loop ref_chars.Length; loop+)/需要淘汰页时需要癮计算替换 flag = false; for (int i = 0; i alpage; i+) if (Phy_Blki.data = Convert.ToInt32(ref_charsloop) flag = true; if (flag)/不缺页，不置换，但是要计数 for (int i = 0; i alpage; i+) cunchushifoumingzhongloop = i; Phy_Blki.count = 0; for (int l = 0; l i; l+) Phy_Blki.count+; for (int k = i + 1; k alpage; k+) Phy_Blkk.count+; else/ 缺页，置换所有的页都不相等 for (int i = 0; i alpage; i+) if (maxCount = Phy_Blki.count) Phy_Blki.data = Convert.ToInt32(ref_charsloop); cunchushifoumingzhongloop = 0; Phy_Blki.count = 0; hang = i; for (int l = 0; l hang; l+) Phy_Blkhang.count+; for (int k = hang + 1; k alpage; k+) Phy_Blkk.count+; for (int hang = 0; hang alpage; hang+) cunchujisuanguochenghang, loop = Convert.ToInt32(Phy_Blkhang.data); arryMaxhang = Phy_Blkhang.count; maxCount = max(arryMax); StringBuilder strFang = new StringBuilder(); for (lie = 0; lie fangwenyemianshu; lie+) strFang.Append( + ref_charslie); txtFWYMS.Text = strFang.ToString(); DataGridViewTextBoxColumn column = new DataGridViewTextBoxColumn(); column.HeaderText = ref_charslie.ToString(); dataGridView1.Columns.Add(column); #endregion2.5.测试数据及期望输入内存顺序 分配物理块为：5 如 1 6 2 5 4 8 9 3 7 来计算缺页率为100%如 3 4 5 6 7 2 1 8 缺页率为85%，经过比较发现 LRU算法比FIFO 更加适用3.系统测试输入内存访问顺序为 1 6 2 5 4 8 9 3 7 分配页面数为4FIFO和LRU缺页率为100% 图3.21 FIFO 页面置换 图 3.2 LRU 页面置换4.总结心得体会 通过这次课程设计， 使自己更加深刻了解了虚拟存储管理的功能，以及如何实现，对LRU和FIFO两种算法也是理解更加彻底，锻炼了自己的实践能力。曾经对LRU 以及LRU算法有些模糊，但是现在已经完全区别开。现在对页面机制以及计算机系统的虚拟存储有了进一步的认识，比起之前确实有了进步。 另外，这次图形用户界面的程序设计，让我对平台有了更加深入的了解，对winform程序开发有了产生了新的兴趣。5.参考文献 1.张荛学 史美林 计算机操作系统 第三版 清华大学出版社2.汤小丹 汤子赢 计算机操作系统教程 西安电子科技大学出版社6.核心代码FIFO:using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;namespace 请求分页式存储管理 public partial class FIFO : Form #region 初始化 public FIFO() InitializeComponent(); #endregion #region 变量以及属性 public string order get; set; public int alpage get; set; string cunchufangwenyemian; int, cunchujisuanguocheng = new int100, 100; int cunchushifoumingzhong = new int100; int lie, hang; int shifoumingzhong; int fangwenyemianshu; int queyeshu; #endregion #region 窗体加载事件 private void FIFO_Load(object sender, EventArgs e) #region 第一步，初始化数据 /第一步，初始化数据 string f_order = order; int f_page = alpage; cunchufangwenyemian = f_order.Split( ); fangwenyemianshu = cunchufangwenyemian.Length; for (lie = 0; lie fangwenyemianshu; lie+)/初始化计算过程数组 for (hang = 0; hang f_page; hang+) cunchujisuanguochenghang, lie = -1; for (lie = 0; lie fangwenyemianshu; lie+)/初始化是否没有命中数组 cunchushifoumingzhonglie = 0; #endregion #region 第二步，计算 /第二步，计算 /查看是否命中 for (fangwenyemianshu = 0; fangwenyemianshu cunchufangwenyemian.Length; fangwenyemianshu+) /对于某一列进行处理 lie = fangwenyemianshu; if (lie = 0)/如果为第一列 cunchujisuanguocheng0, lie = Convert.ToInt32(cunchufangwenyemianlie);/将页面落下来 cunchushifoumingzhong0 = 0;/没命中为0 else /如果不为第一列 shifoumingzhong = 0;/假设没命中 for (hang = 0; hang alpage; hang+) if (cunchujisuanguochenghang, lie - 1 = Convert.ToInt32(cunchufangwenyemianlie) shifoumingzhong = hang + 1;/如果相同，则是否命中为命中位置 cunchushifoumingzhonglie = shifoumingzhong;/存储命中位置 if (lie != 0) if (shifoumingzhong != 0)/是否命中 /如果命中，则不变 for (hang = 0; hang 0; hang-) cunchujisuanguochenghang, lie = cunchujisuanguochenghang - 1, lie - 1; cunchujisuanguocheng0, lie = Convert.ToInt32(cunchufangwenyemianlie); #endregion #region 第三步，输出 /第三步，输出 StringBuilder strFang = new StringBuilder(); for (lie = 0; lie fangwenyemianshu; lie+) strFang.Append( + cunchufangwenyemianlie); txtFWYMS.Text = strFang.ToString(); DataGridViewTextBoxColumn column = new DataGridViewTextBoxColumn(); column.HeaderText = cunchufangwenyemianlie.ToString(); dataGridView1.Columns.Add(column); /输出cunchufangwenyemianlie /输出计算过程 for (hang = 0; hang alpage; hang+) int index = dataGridView1.Rows.Add(); for (lie = 0; lie fangwenyemianshu; lie+) dataGridView1.Rowsindex.Cellslie.Value = cunchujisuanguochenghang, lie.ToString(); if (dataGridView1.Rowsindex.Cellslie.Value.ToString() = -1) dataGridView1.Rowsindex.Cellslie.Value = *; /输出 cunchujisuanguochenghang,lie; /输出是否命中 StringBuilder strMing = new StringBuilder(); for (lie = 0; lie fangwenyemianshu; lie+) if (cunchushifoumingzhonglie.ToString() = 0) queyeshu+; strMing.Append( + cunchushifoumingzhonglie); txtQY.Text = strMing.ToString(); double num1 = Convert.ToDouble(queyeshu); double num2 = Convert.ToDouble(fangwenyemianshu); lbQueyelv.Text = Math.Round(num1 / num2) * 100), 2).ToString() + %; #endregion #endregion LRU:using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;namespace 请求分页式存储管理 public partial class LRU : Form #region 窗体初始化 public LRU() InitializeComponent(); #endregion #region 结构体定义页面 public struct stPage/页面定义 public int data;/数据项 public int count;/计数项 #endregion #region 变量以及属性 public string order get; set; public int alpage get; set; int cunchushifoumingzhong = new int100; int, cunchujisuanguocheng = new int100, 100; int hang, lie; int shifoumingzhong; int fangwenyemianshu; int queyeshu; #endregion #region 判断最大值的方法，用于判断淘汰页 int max(int a)/判断数组中的最大值 int max = 0; for (int i = 0; i max) max = ai; return max; #endregion #region 窗体加载事件 private void LRU_Load(object sender, EventArgs e) #region 第一步，初始化数据 /第一步，初始化数据 stPage Phy_Blk = new stPagealpage; string ref_chars = order.Split( ); int arryMax = new intalpage; int maxCount; fangwenyemianshu = ref_chars.Length; for (lie = 0; lie fangwenyemianshu; lie+)/初始化计算过程数组 for (hang = 0; hang alpage; hang+) cunchujisuanguochenghang, lie = -1; for (int i = 0; i alpage; i+)/物理块数组初始化 Phy_Blki.data = Convert.ToInt32(ref_charsi); Phy_Blki.count = 0; Phy_Blki.count += alpage - i - 1; arryMaxi = Phy_Blki.count; maxCount = max(arryMax); #endregion