操作系统课设.docx
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操作系统课设
目录
一、课程设计目的1
二、课程设计的内容1
三、系统需求分析1
1、模块划分1
2、模块调用关系图7
3、模块盒图表示7
四、程序源代码12
五、程序测试数据和结果15
六、总结17
1、设计体会17
2、心得体会18
七、程序设计说明书19
附件23
一、课程设计目的
本课程设计是学生学习完《操作系统》课程后，进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，让学生更好地掌握操作系统的原理及实现方法，加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。
2、课程设计内容
题目:
设计一个虚拟存储区和内存工作区,编程序演示下述算法的具体实现过程,并计算访问命中率。
设计要求：
主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现
1、先进先出算法（FIFO）
2、最近最久未使用算法（LRU）
3、最佳置换算法（OPT）
3、设计方案介绍
1、模块划分
（1）内存赋值的函数
voidmemory1（intmsize,char*a）
{inti;
for（i=0;ia[i]='0';//把memory数组中的值赋为0
}
说明：
该函数实现了内存赋值的功能，在这个题目中这个函数实现了内存中值赋为0。
（2）先进先出算法
voidFIFO（intmsize,intqsize）
{intflag[100]={0};//用来记录内存中数据时间先后,数越大数据内存表示进入时间越长
inti=0,j=0;//i表示随机队列的下标；j表示内存队列的下标
intm=-1;//m用来记录内存空闲的物理块；
intn=-1;//n用来记录内存与队列进程相同的内存下标
intmax=-1;//max记录队列中进入内存时间最长的下标；
maxtime=0;//maxtime记录flag[]中数据进入内存时间最长的
intcount=0;//count表示命中的次数
for（i=0;i{for（j=0;j{if（memory[j]=='0'）{m=j;break;}
}
for（j=0;j{if（memory[j]==queue[i]）
{n=j;count++;}
}
for（j=0;j{if（flag[j]>maxtime）
{maxtime=flag[j];max=j;}
}
if（n==-1）//不存在相同进程
{if（m!
=-1）//存在空闲的内存物理块
{memory[m]=queue[i];//空闲的内存物理块赋值
flag[m]=0;//赋值的内存物理块的时间块赋值为0
for（j=0;j<=m;j++）
{flag[j]++;//把空闲的内存物理块前面的时间块的值加1}
m=-1;//空闲的物理的标志去除
}
else//不存在空闲物理块
{memory[max]=queue[i];//把queue[i]中的值赋给最早进入内存的值
flag[max]=0;//把最早进入内存的时间调度的值赋为0
for（j=0;j{flag[j]++;//把内存中时间调度的值都加1.}
max=-1;//把内存中进入时间最长的下标的标志去掉
maxtime=0;//把时间最长的标志去掉
}
}
else//存在相同的进程
{for（j=0;j{flag[j]++;}
n=-1;//把存在相同进程的标志去掉
}
for（j=0;j{cout<cout<}
cout<<"页面命中的次数为：
"<cout<<"页面的命中率为：
"<}
说明：
FIFO（）函数实现的是先进先出算法，根据随机生成的页面标号完成先进先出算法的调度，并计算出命中率。
（3）最近最久未使用算法
voidLRU（intmsize,intqsize）
{
intflag[100]={0};//记录内存中最近最久未使用的时间长度
inti=0,j=0;//i用来记录队列的下表;j用来记录内存的下标
intm=-1,n=-1;//m记录内存中空闲物理块的下标；n记录内存中与进程相同的数的下表
intmax=-1,maxflag=0;//max记录flag[]中最大的数的下标;maxflag记录flag[]中最大的数
intcount=0;//命中的次数
for（i=0;i{for（j=0;j{if（memory[j]=='0'）
{m=j;break;}
}
for（j=0;j{if（memory[j]==queue[i]）{n=j;}
}
for（j=0;j{if（flag[j]>maxflag）{maxflag=flag[j];max=j;}
}
if（n==-1）//不存在相同进程
{if（m!
=-1）//存在空闲物理块
{memory[m]=queue[i];//空闲的内存物理块赋值
flag[m]=1;//赋值的内存物理块的时间块赋值为1
for（j=0;j{flag[j]++;//把flag[m]中的数加1}
m=-1;//空闲的物理的标志去除
}
else//不存在空闲物理块
{memory[max]=queue[i];//把queue[i]中的值赋给最早进入内存的值
flag[max]=0;//把最早进入内存的时间调度的值赋为0
for（j=0;j{flag[j]++;//把内存中时间调度的值都加1}
max=-1;//把内存中进入时间最长的下标的标志去掉
maxflag=0;//把时间最长的标志去掉
}
}
else//存在相同的进程
{count++;//命中自增
flag[n]=0;
if（m!
=-1）//若存在空闲物理块
{flag[m]=0;}
for（j=0;jmax=-1;
maxflag=0;
n=-1;
}
for（j=0;j{cout<}
printf（"页面命中次数为：
%d\n",count）;cout<cout<<"页面的命中率为：
"<}
说明：
LRU（）函数实现的是最近最久未使用算法的功能，根据生成的随机数列完成最近最久未使用算法对他们的调度，并计算出命中率。
（4）最佳置换算法
voidOPT（intmsize,intqsize）
{intflag[100]={0};//用来记录内存中数据时间先后，数越大数据内存表示进入时间越长
inti=0,j=0;//i表示随机队列的下标；j表示内存队列的下标
intm=-1,n=-1;//m记录内存空闲的物理块,n用来记录内存与队列进程相同的内存下标
intmax=-1;//max记录队列中进入内存时间最长的下标；
maxtime=0;//maxtime记录flag[]中数据进入内存时间最长的
intcount=0;//count表示命中的次数
inta=0,b;
for（i=0;i{for（j=0;j{if（memory[j]=='0'）{m=j;break;}
}
for（j=0;j{if（memory[j]==queue[i]）{n=j;count++;//命中，count加1}
}
for（j=0;j{if（flag[j]>maxtime）{maxtime=flag[j];max=j;}
}
if（n==-1）//不存在相同进程
{if（m!
=-1）//存在空闲的内存物理块
{memory[m]=queue[i];//空闲的内存物理块赋值
for（b=i+1;b{if（memory[m]==queue[b]）{a=b;break;}
}
if（a==0）flag[m]=100000;
elseflag[m]=a;//把flag[m]的值赋为a
m=-1;//空闲的物理的标志去除
}
else//不存在空闲物理块
{memory[max]=queue[i];//把queue[i]中的值赋给最早进入内存的值
for（b=i+1;b{if（memory[max]==queue[b]）{a=b;break;}}
if（a==0）flag[max]=100000;
elseflag[max]=a;
}
}
else//存在相同的进程
{memory[n]=queue[i];
for（b=i+1;b{if（memory[n]==queue[b]）{a=b;break;}
}
if（a==0）flag[n]=100000;
elseflag[n]=a;
n=-1;//把存在相同进程的标志去掉
}
for（j=0;j{cout<}
cout<<"页面命中的次数为"<cout<<"页面的命中率为：
"<}
说明：
OPT（）函数实现的是最佳置换算法的功能，根据随机生成的数列来实现对他们的调度并计算出命中率。
（5）主函数
voidmain（）
{cout<cout<<"×××××××××××********欢迎使用本系统********×××××××××××××"<inta,b,c,k;//a表示是否对数据进行修改；b对应内存的数据；c对应队列的长度,，
chard,e;//d表示是否对队列进行修改,e表示对算法的选择
intmsize=3,f;//内存中的长度,f表示对循环使用的标志
intqsize=8;//队列的长度
L:
printf（"对队列进行赋值，1：
随机产生一个队列；2：
手动输入一个队列：
"）;
cin>>d;cout<if（d!
='1'&&d!
='2'）
{cout<<"输出的选项错误，请重新输入！
"<switch（d）
{case'1':
//随机产生的数组
{cout<<"随机产生队列为：
";
for（inti=0;i<8;i++）cout<cout<}break;
case'2':
//手动产生的数组
{inti;
printf（"默认长度内存为3，队列为8，你是否想对其长度进行修改（0：
N;1:
Y）：
"）;
cin>>a;cout<if（a==1）
{printf（"请依次输入内存、队列的长度：
"）;cin>>b>>c;
msize=b;
qsize=c;
}
printf（"请输入你想要的队列：
"）;cin>>queue;
for（i=0;i{charm;
m=queue[i];
if（m<'0'||m>'9'）
{cout<<"第"<";cin>>queue[i];}
}
for（i=0;icout<}
}
K:
cout<<"请输入您想选择的算法:
"<for（inti=0;i<8;i++）cout<<"*********";cout<cout<<"1:
先进先出算法;2:
最近最久未使用算法;3:
最佳置换算法;
4:
以上三种算法都有"<for（intj=0;j<8;j++）cout<<"*********";cout<cin>>e;cout<if（e!
='1'&&e!
='2'&&e!
='3'&&e!
='4'）
{cout<<"输入的算法错误，请重新输入！
"<switch（e）
{case'1':
memory1（msize,memory）;//对memory数组进行赋值，消除以前的记忆
cout<<"先进先出（FIFO）页面置换算法"<case'2':
memory1（msize,memory）;
cout<<"最近最久未使用算法如下：
"<case'3':
memory1（msize,memory）;
cout<<"最佳置换算法如下:
"<case'4':
memory1（msize,memory）;
cout<<"先进先出（FIFO）页面置换算法"<memory1（msize,memory）;
cout<<"最近最久未使用算法如下：
"<memory1（msize,memory）;
cout<<"最佳置换算法如下:
"<}
cout<<"是否对出系统（0:
N;1:
Y）？
";cin>>f;cout<if（f==0）
{cout<<"是否想创建新的队列（0:
N;1:
Y）？
";cin>>k;cout<if（k==1）gotoL;
if（k==0）gotoK;
}cout<cout<<"××××××××××********退出本系统，谢谢使用********××××××××××××"<}
说明：
主函数main（）实现了对界面自动和的设计和对各个算法的调用
2、模块调用关系图
Main（）函数
OPT（）函数
LRU（）函数
FIFO（）函数
Memory1函数
3、模块盒图表示
（1）voidmemory1（intmsize,char*a）函数模块
Inti=0;
for（i=0;ia[i]='0'
（2）voidFIFO（intmsize,intqsize）函数模块
intflag[100]={0}inti=0,j=0;;intm=-1,n=-1;
intmax=-1,maxtime=0;intcount1=0;
for（i=0;ifor（j=0;jFif（memory[j]=='0'T
-----m=j;break;
for（j=0;jFif（memory[j]==queue[i]）T
---------n=j;count++;
for（j=0;jFif（flag[j]>maxtime）T
---------maxtime=flag[j];max=j;
Fif（n==-1）T
for（j=0;j=-1）
FT
flag[j]++;memory[max]=queue[i];memory[m]=queue[i]
flag[max]=0;flag[m]=0;
for（j=0;jflag[j]++;flag[j]++;
n=-1;
max=-1;m=-1;
maxtime=0;
for（j=0;jcout<cout<cout<<"页面命中的次数为：
"<cout<<"页面的命中率为：
"<
（3）LRU（）函数模块
（3）voidLRU（intmsize,intqsize）函数模块
intflag[100]={0};inti=0,j=0;intm=-1,n=-1;
intmax=-1,maxtime=0;intcount=0;
for（i=0;ifor（j=0;jFif（memory[j]=='0'）T
---------m=j;break;
for（j=0;jif（memory[j]==queue[i]）
FT
-------n=j;count++；
for（j=0;jFif（flag[j]>maxtime）T
--------maxtime=flag[j];max=j;
Fif（n==-1）T
if（m!
=-1）if（m!
=-1）
FTFT
-------flag[m]=0;memory[max]=queue[i];memory[m]=queue[i]
flag[max]=0;flag[m]=1;
for（j=0;jflag[j]++;flag[j]++;flag[j]++;
max=-1;
maxflag=0;max=-1;
n=-1;maxtime=0;m=-1;
for（j=0;jcout<cout<printf（"页面命中次数为：
%d\n",count）;
cout<cout<<"页面的命中率为：
"<（4）OPT（intmsize,intqsize）函数模块
intflag[100]={0};inti=0,j=0;intm=-1,n=-1;
intmax=-1,maxtime=0;intcount=0;inta=0,b;
for（i=0;ifor（j=0;jFif（memory[j]=='0'）T
-------------m=j;break;
for（j=0;jFif（memory[j]==queue[i]）T
---------------n=j;count++;
for（j=0;jFf（flag[j]>maxtime）T
maxtime=flag[j];
-------max=j;
Fif（n==-1）T
memory[n]=queue[i];Fif（m!
=-1）T
for（b=i+1;bif（memory[n]for（b=i+1;bF==queue[b]）Tif（memory[max]if（memory[m]
F==queue[b]）TF==queue[b]）T
------a=b;break;------a=b;break;-----a=b;break;
a==0
FTFa==0TFif（a==0）T
flag[m]
flag[n]=a;flag[n]=100000;fflag[max]flag[m]=a;=100000;
n=-1;lag[max]=a=10000
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