存儲管理系統(tǒng)設計

1、工業(yè)大學課程設計資料袋計算機與通信學院學院（系、部）2013 2014 學年第 1 學期課程名稱計算機操作系統(tǒng)指導教師左新娥 職稱 講師學生彥兵專業(yè)班級網絡1101學號 _題目存儲管理系統(tǒng)設計成績起止日期 2013 年12月_9_日 2013年12月日目 錄清單序號材料名稱資料數(shù)量備注1課程設計任務書2課程設計說明書3456閑龍，孑課程設計任務書2013 2014學年第1學期學院（系、部）計算機與通信學院專業(yè)網絡工程班級 111-2課程名稱： 計算機操作系統(tǒng)學生：彥兵設計題目：存儲管理系統(tǒng)設計指導教師：左新娥完成期限：自 2013年 12月 9 日至 2013年 12月 15 日共 1 周容

2、及 任 務劇W; 豺及 分 絡/ 匕匕t、b 厶冃 ，其妒 功E 構乩釧 及3a h P肌 沂製 步 打 扮謬 同 或 你蛀 餅個纏 林喰 圉一膨 分冊 芻一 進 厶，一 可 月 0 餌等銃程 ：、 陀+; 統(tǒng)先舉過 析地 C 蒜能訓統(tǒng)価靖 有或 該畑卸站 花仙m帥C葉 烏(W曲俗J 擬轉 及 卅、體 廂陰訝 模輪 程 設®>/ 唯瑕施 mi 一 丄寸一In汪！ 理尸另匸 ：下訂 管間-行 括濟問 禾玖昨 程時步運 包、的 -ro仁晚 出，同的 容圖到 行，避 戊、一支竹郢 匡團 運選 rs 一十'3厶 二 / 尺- ? -尸 - 、A- 、rX fB周定進 >

3、能 / 確任裝 步<|一r版功價 正亠B安 奴先有觀 子體評 能語需 刖優(yōu)司馬 電整 ，程不 舉-< + 充士口 統(tǒng)扁一丁 sfew聰以 質谿進系的運 小以加龜 紙； 發(fā)用序 M可敲愉 (畫設 研祇程 Fmlo地務沖費、求規(guī)廿4: 容卅餅軌破任硼淨要愀卻則 -一； - 一 0 上丿 、 、廠卜 周 兄該、廠 十十寧 i 功 程 色 設*秤|參設陽陽明設協(xié)酹做 、計進體足、程憲說 、 一 設其具片一課系行一2 3進度安排期 日 起容 作 工周會 大 員 動 召程 源 XI 提 并 寫 撰主要參考資料O27O ,O2版m 業(yè)伽 械 工 2 血械 -.:機版 ,MMM神 業(yè)091工 工0

4、20械 子概2w>機 電 芽，廉：作 0 小 - - 源工系M MM唯械也 諷機操少 譯 - -r礎纟系 1.基羊乍 t:t1代著 鄧nn著等 、 間上3rt寧 鵬汀躇泌瑞 鄒WS3pro褚 宇 勝vv宇 卄An鄧DD羅 - - - - - - - - - 1 2 3 4 5 - - - - -指導教師（簽字）： 年 月 日系（教研室）主任（簽字）：課程設計說明書課程名稱： 計算機操作系統(tǒng)設計題目：存儲管理系統(tǒng)設計專 業(yè)：網絡工程班級:1101學生： 彥兵學 號:指導教師：左新娥2012年 12月 7日目錄1課程設計簡介61.1實驗目的61.2課程設計容62課程設計實現(xiàn)過程72.1系統(tǒng)流

5、程圖72.2結構體及先關數(shù)組的設計 82.3主要功能函數(shù)設計81.給物理塊賦初值 82初始化頁面并產生一組隨機數(shù) 83. 查找是否有空閑存 94. 查找存中是否有該頁面 95. 查找應予置換的頁面 93設計總結17參考文獻181課程設計簡介1.1實驗目的通過請求頁式存儲管理中頁面置換算法模擬程序，了解虛擬存儲技術的特 點，掌握請求頁式存儲管理的頁面置換算法。1.2課程設計容1. 通過隨機數(shù)產生一個指令序列，共320條指令，指令的地址按下述原則生 產：50%的指令是順序執(zhí)行的；25%的指令是均勻分布在前地址部分；25%的指令是均勻分布在后地址部分。2. 將指令序列變換成為頁地址流，設頁面大小為

6、1K;用戶存容量為4頁到 32頁；用戶虛存容量為32K。在用戶虛存中，按每K存放10條指令排列虛存地 址，即320條指令在虛存中的存放方式為：第 0條至第9條指令為第0頁；第 10條至19條指令為第1頁；第310條至319條指令為第31頁。3. 計算并輸出下述各種算法在不同存容量下的命中率。(1) 先進先出算法(FIFO)(2) 最近最少使用算法(LRU(3) 最佳使用算(OPT命中率=1 頁面失效次數(shù)/頁地址流長度。本實驗中，頁地址流長度為320,頁面失效次數(shù)為每次訪問相應指令時，該指令所對應的頁不在存的次數(shù)。1.3思路設計一個類，把頁面存儲管理系統(tǒng)分成各個模塊，把不同的功能進行封裝。實現(xiàn)程

7、序設計的安全易移植性。把各個分頁算法分裝在類的功能函數(shù)中。2.1系統(tǒng)流程圖2課程設計實現(xiàn)過程開始最佳置換算法產生一組隨機 數(shù)選擇頁面置換速發(fā)運行結束是否接著運行程序結束最久未使用2.2結構體及先關數(shù)組的設計1.主要結構體用來存放物理塊的大小以及頁面是否已經被訪問struct page Inforint ID;/ 頁面號int visit;/被訪問標記； /*頁面邏輯結構，結構為方便算法實現(xiàn)設計*/物理塊頁面號串物理塊數(shù) 頁面塊數(shù)2.主要變量設計#defi ne Bsize 3#defi ne Psize 20 page Infor * block;/ page Infor * page;/2.

8、3主要功能函數(shù)設計1.給物理塊賦初值void BlockClear()for(int i=0; ivBsize; i+)blocki.ID = -1; blocki.visit = 0;2 .初始化頁面并產生一組隨機數(shù)void ini tal()int QStringPsize=0;sran d(time(0);for(int i=0;i<20;i+)QStri ngi=ra nd()%10; prin tf("%d",QStri ngi);cout«e ndl;block = new page In forBsize;BlockClear();page =

9、 new page In forPsize;for(i=0; i<Psize; i+)pagei.ID = QStri ngi;pagei.visit = 0;3 .查找是否有空閑存int fin dSpace()for(int i=0; i<Bsize; i+)if(blocki.ID = -1)return i;找到空閑存，返回BLOCK中位置return -1;4 .查找存中是否有該頁面int fin dExist(i nt curpage)for(int i=0; i<Bsize; i+)if(blocki.ID = pagecurpage.ID)return i;/

10、找到存中有該頁面，返回 BLOCK中位置return -1;5. 查找應予置換的頁面int fin dReplace()int pos = 0;for(int i=0; i<Bsize; i+)if(blocki.visit >= blockpos.visit)pos = i;/找到應予置換頁面，返回BLOCK中位置retur n pos;6. FIFO算法void FIFO()coun t=0;int exist,space,positi on ;for(int i=0; ivPsize; i+)exist = fin dExist(i);if(exist != -1)cout&

11、#171;"即將訪問的是頁面"vvpagei.IDv<endl; cout«"存中已存在該頁"<<endl;elsespace = fin dSpace();if(space != -1)blockspace = pagei;display();elsepositi on = fin dReplace();coutvv"即將訪問的是頁面"vvpageiDvv"n將被置換出的是頁面"<<blockposition.ID<<endl;blockpositi on =

12、pagei;display();coun t+;for(i nt j=0; jvBsize; j+)blockj.visit+;/BLOCK中所有頁面 visit+cout<<"nFIFO 算法的缺頁率是："<<(float)count/20<<endl;7. LRU算法void LRU()coun t=0;int exist,space,positi on ;exist = fin dExist(i);if(exist != -1)cout«"即將訪問的是頁面"vvpageiDv<endl;cout&

13、#171;"存中已存在該頁"<<endl;blockexist.visit= -1;/ 恢復存在的 并剛訪 問過的BLOC!中頁面visit為-1elsespace = fin dSpace();if(space != -1)blockspace = pagei;display();elsepositi on = fin dReplace();coutvv"即將訪問的是頁面"vvpageiDvv"n將被置換出的是頁面"<<blockposition.ID<<endl;blockpositi on =

14、 pagei;display();coun t+;for(i nt j=0; jvBsize; j+)blockj.visit+;cout<<"n LRU 算法 的缺頁率是： "<<(float)cou nt/20<<e ndl;8.OPT算法void OPT()coun t=0;int exist,space,positi on ;exist = fin dExist(i);if(exist != -1)cout«"即將訪問的是頁面"vvpagei.IDv<endl;cout«"存

15、中已存在該頁"<<endl;elsespace = fin dSpace();if(space != -1)blockspace = pagei;display();elsefor(int k=0; kvBsize; k+)for(i nt j=i; jvPsize; j+)if(blockk .ID != pagej.ID)blockk.visit = 1000;elseblockk.visit = j;break;positi on = fin dReplace();將被置換出的是頁coutvv"即將訪問的是頁面"vvpagei.IDvv"

16、;n面"<<blockpositio nD<<e ndl;blockpositi on = pagei; display。；9 .實驗結果1.主界面2.1產生的隨機數(shù)* E:C - 4 編 fdsaDebugfdsa .exe"E；C+ + 編程2.LRU算法界面3:1廿樣S3 1> Bn _口戸 H g hi匕旳 目問換7 即KIRr-pi-Lw丄麗_111 疋t訥岀L_/'E AC + 4 f=fd sa D e b j g fdsa exe4. FIFO算法>已匸 + +s a De b u qfdia .eveIB&quo

17、t;TrVC + 十扁障XfciwlDeb jgVdsa exe"5. OPT算法I算機隨機產主一組13設計總結請求頁式管理的基本原理是將邏輯地址空間分成大小相同的頁， 將存儲地址 空間分塊，頁和塊的大小相等，通過頁表進行管理。頁式系統(tǒng)的邏輯地址分為頁 號和頁位移量。頁表包括頁號和塊號數(shù)據(jù)項， 它們一一對應。根據(jù)邏輯空間的頁 號，查找頁表對應項找到對應的塊號， 塊號乘以塊長，加上位移量就行成存儲空 間的物理地址。每個作業(yè)的邏輯地址空間是連續(xù)的， 重定位到存空間后就不一定 連續(xù)了。3. 寫出這三種頁面置換算法的實現(xiàn)思想。FIFO算法總是淘汰最先調入主存的頁面，即淘汰在主存中駐留時間最長

18、的 頁面，認為駐留時間最長的頁不再使用的可能性較大。LRU算法淘汰的頁面是最近一段時間最久未被訪問的那一頁，它是基于程序 局部性原理來考慮的，認為那些剛被使用過的頁面可能還要立即被使用，而那些在較長時間未被使用的頁面可能不會立即使用。OPT算法，當要調入一頁而必須淘汰舊頁時，應該淘汰以后不再訪問的頁， 或距現(xiàn)在最長時間后要訪問的頁面。4. 對不同算法的性能進行評價。FIFO算法較易實現(xiàn)，對具有線性順序特征的程序比較適用，而對具有其他 特征的程序則效率不高，此算法還可能出現(xiàn)抖動現(xiàn)象異常。LRU算法基于程序的局部性原理，所以適用用大多數(shù)程序，此算實現(xiàn)必須維護一個特殊的隊列一一頁 面淘汰隊列。OPT算法雖然產生的缺頁數(shù)最少，然而，卻需要預測程序的頁面引 用串，這是無法預知的，不可能對程序的運行過程做出精確的斷言，不過此理論 算法可用做衡量各種具體算法的標準。參考文