改进型Clock算法实验报告.doc

福州大学工程技术学院实 验 报 告课程名称： 操作系统 _学 号： xx _姓 名： xx _专 业： 计算机科学与技术 _年 级： 10级 学 期： 2010年第1学期 _ 2010年12月20日实验一 页面置换算法及其实现分析一、实验目的本实验主要对操作系统中应用的一些关键算法进行模拟。学生通过设计与实现相关算法，能够加强对相应理论的理解，并对了解操作系统内部的基本处理原理与过程也有很多益处。2、 实验要求 描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。三、实验内容 1、页面置换原理描述在采用请求分页机制的操作系统中，当运行一个程序的时候，若要访问的页面不在内存中而需要把它们调入内存，但此时内存已无空闲空间，为了保证该进程能正常运行，需选择内存中暂时不用的页面调出到磁盘交换区。选择调出哪个页面，由页面算法决定。页面置换算法的好坏，直接影响系统的性能，所以一个好的页面置换算法，应尽可能选择调出较长时间内不会再访问的页面，以保证较低的缺页率。改进型的Clock算法的思想：在将一个页面换出时，如果该页已被修改过，便须将它重新写到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它拷回磁盘。同时满足这两条件的页面作为首先淘汰的页。由访问位A和修改位M可以组合成下面四种类型的页面：1 类（A=0，M=0）：表示该页最近既未被访问、又未被修改，是最佳淘汰页。2 类（A=0，M=1）：表示该页最近未被访问，但已被修改，并不是很好的淘汰页。3 类（A=1，M=0）：最近已被访问，但未被修改，该页有可能再被访问。4 类（A=1，M=1）：最近已被访问且被修改，该页有可能再被访问。在内存中的每个页必定是这四类页面之一，在进行页面置换时，可采用与简单Clock算法相类似的算法，其差别在于须同时检查访问位和修改位，以确定该页是四类页面中的哪一种。此算法称为改进型Clock算法。其执行过程可分成以下三步：（1）从指针所指示的当前位置开始，扫描循环队列，寻找A=0且M=0的第一类页面，将所遇到的第一个页面作为所选中的淘汰页。在第一次扫描期间不改变访问位A。（2）如果第一步失败，即查找一周后未遇到第一类页面，则开始第二轮扫描，寻找A=0且M=1的第二类页面，将所遇到的第一个这类页面作为淘汰页。在第二轮扫描期间，将所有经过的页面的访问位置0。（3）如果第二步也失败，即未找到第二类页面，则将指针返回到开始的位置，并将所有的访问位复0。然后，重复第一步，如果仍失败，必要时再重复第二步，此时就一定能够找到被淘汰的页。3、改进型的 Clock算法的流程图如下：3、页面置换实现过程（1） 定义页面表的数据结构，它包括页号（info）,访问位（A），修改标志（M）和指针4个属性。代码如下： templateclass Node/结点类模板，不同数据类型，编译时生成不同的类 public:T info; /定义三个变量int A; /访问页变量，引用位的值int M; /修改页变量，引用位的值Node *link;/定义类的基地址 ;（2）通过界面接收的页面数（K），在主程序中先对K个页面通过调用方法Insertrear(T data)进行初始化，代码如下：while(1)if(nk)cout请输入要访问的页面号：num; coutInsertrear(num); n+;初始化显示如下图：（3） 初始化页面之后会提示是否对内存中存在的页面进行修改，选择Y，就会调用方法change(),并对你选择的页面的修改标志（M）进行修改，把它改为1（说明该页面已被修改过了）。选择N，就会提示你“请输入访问的页面号”，当你输入一个页面号： a、通过调用方法find0(T data)判断你输入的页面号是否跟内存中存在的页面号是否相同，如果相同，通过调用方法tihuan(Node*p,T data)来进行置换页面。代码如下：find0(T data)Node *tempb;tempb=head-link;while(tempb!=head)if(tempb-info=data)return tempb;tempb=tempb-link;return NULL; b、如果不是相同的两个页面，通过调用find1(T data)来寻找内存中是否存在访问位为0，修改标志为0的页号，如果找到了，通过调用方法tihuan(Node*p,T data)来进行置换页面。如果没有找到就调用find2(T data)来进行第二次扫描，并把扫描过的页面的访问为改为1。如果在内存中找到访问为为0，修改标志为1的页号，通过调用方法tihuan(Node*p,T data)来进行置换页面，否则，继续循环find1(T data)的查找直到置换为止。代码如下：第一次扫描：find1(T data) Node *tempb;tempb=head-link;while(tempb!=head)if(tempb-A=0&tempb-M=0)return tempb;tempb=tempb-link;return NULL; 第二次扫描：find2(T data) Node *tempb;tempb=head-link;while(tempb!=head)if(tempb-A=0&tempb-M=1)return tempb;tempb-A=0;tempb=tempb-link;return NULL;找到内存中存在访问位为0，修改标志为0的页号，如下图：找到内存中存在访问为0，修改标志为1的页号，如下图：四、实验总结 通过这几周的课程设计,加深了对操作系统的认识,了解了操作系统中各种资源分配算法的实现,特别是对虚拟存储,页面置换有了深入的了解,并能够用高级语言进行模拟演示。在这短短的几周时间里，通过浏览、阅读有关的资料，学到了很多东西，同时也发现仅仅书本的知识是远远不够的，需要把知识运用到实践中去，能力才能得到提高。 不仅提高对操作系统的了解，这次的课程设计也使自己的C+编程能力加强了不少。一分耕耘，一分收获，这次的课程设计让我受益匪浅。虽然自己所做的很少也不够完善，但毕竟也是努力的结果。另外，使我体会最深的是：任何一门知识的掌握，仅靠学习理论知识是远远不够的，要与实际动手操作相结合才能达到功效。参考