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操作系统 课程设计报告

院 （系）： 信息与数学学院 专 业： 信息与计算科学 姓 名: 张三 班 级：＿ 信计11402 学 号: 12 29 14 题 目： 页面置换算法 指导教师: 孙庆生

2017年5月27日

一、课程设计目的

《Linux操作系统课程设计》是在学完《操作系统》课程之后的实践教学环节，是复习和检验所学课程的重要手段。通过实验环节，加深学生对操作系统基本原理和工作过程的理解，提高学生独立分析问题、解决问题的能力，增强学生的动手能力。

二、课程设计的任务和要求

由于具体的操作系统相当复杂，不可能对所有管理系统进行详细地分析。因此，选择了操作系统中最重要的管理之一存储器管理，作为本设计的任务。页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键，要求在充分理解内存页面调度机制的基础上，模拟实现OPT、FIFO、LRU几种经典页面置换算法，比较各种置换算法的效率及优缺点，从而了解虚拟存储实现的过程。

具体任务如下：

1) 分析设计内容，给出解决方案 ①要说明设计实现的原理；

②采用的数据结构：定义为进程分配的物理块；定义进程运行所需访问的页面号；定义页的结构；

2）模拟三种页面置换算法； 3）比较各种算法的优劣。

4）对程序的每一部分要有详细的设计分析说明。 5）源代码格式要规范。

6） 设计合适的测试用例，对得到的运行结果要有分析。 任务要求：

Linux平台下实现（Windows+ VMware+ Ubuntu）

三、课程的详细设计

1）系统设计

在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存而需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据，送磁盘的对换区中。但应将哪 个页面调出，须根据一定的算法来确定。通常，把选择换出页面的算法称为页面置换算法。 一个好的页面置换算法，应具有较低的页面更换频率。从理论上讲，应将那些以后不再

会访问的页面换出，或将那些在较长时间内不会再访问的页面调出。 2）主程序流程图

开始 输入页面序列 输入物理块数 调用各种置换算法，OPT，LRU，FIFO页面置换算法 计算缺页次数和缺页率 结束

主流程图

3）先进先出(FIFO)页面置换算法

算法的基本思想：该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法实现简单只需把一个进程已调入内存的页面，按先后次序存入一个时间数组，并将其中时间值最大的页面进行淘汰，并替换入新的页面就可以实现。

算法流程图：