模拟实现请求分页虚存页面替换

操作系统课程设计实验报告

设计题目六：模拟实现请求分页虚存页面替换

——

一、设计题目要求

（1）了解存储管理的基本目的和功能；

（2）理解实存管理的原理和实现技术；

（3）理解虚存管理的原理和实现技术；

（4）通过编程模拟实现请求分页虚存管理和替换算法。

二、程序设计思路及流程图

   程序功能简介：

  实现虚存页面替换算法的模拟程序含有以下功能：    

（1）接收用户输入的参数：程序长度（页面数）、页框个数及页面大小；

（2）程序结果采用不同的颜色区分命中、替换及直接加入空闲块；

（3）实现FIFO替换算法。

     维护两个数据结构，即请求页面队列和主存块队列。其中请求页面队列为进程所用， 记录当前进程请求的页面块信息。而主存块队列由系统维护，该队列保存当前系统 中给人主存块的状态（包括最后访问时间、忙闲状态等）。各种替换算法将以这两个 数据结构为基础，在系统中为用户请求寻求最佳块节点。

程序设计思路：

程序主要分为三大部分：

1.模拟进程访问页面：

（1）根据用户输入的进程号找到相应的页表，在该页表中查询该页号的页面是否在主存    中，若已在主存中，则直接访问，修改贮存队列中的访问时间。

（2）若不在主存队列中，则需要将其装入至主存队列，若可以找到一块空闲帧，则将其 装入至主存队列中，修改在主存中的信息：processID,pageID,state,time_last， BlockQueue中。

（3）若未在主存队列中，找到空闲帧，则需在驻留集队列中替换一个页面，替换哪一个 呢？根据FIFO算法，替换队头结点，即删除队头结点，同时将待访问页面构造为一 个新结点，插入至队尾，同时根据所删除结点的帧号在主存中队列中相应帧信息 processID,pageID,state,time_last，也要修改访问页面的信息frameID, state。

2.模拟进程结束：

     进程结束，即将此进程在内存中所占的空间释放要做3件事：

（1）从驻留集中将processID为此进程的结点删除；

（2） 主存队列中释放该进程的所有页面，即修改processID,pageID,state,time_last， 重置为初始状态；

（3）修改此进程的页表的frameID, state，置为初始状态。

3.显示部分：

（1）遍历进程的页表，打印；

（2）遍历主存队列的页表，打印；

（3）display queue,显示驻留集队列的信息。

程序流程图：

见附录A

三、涉及的背景知识及所用函数简介

1、malloc函数

函数原型 ：void *malloc(unsigned int num_bytes);

头文件 ：stdlib.h

作用 ：分配长度为num_bytes个字节的内存块

返回值 ：分配成功则返回指向被分配内存的指针，否则返回空指针NULL。

2、asctime函数

函数原型 ：char *asctime(const struct tm * timeptr);
头文件 ：#include <time.h>

作用 ：将时间日期以字符串格式表示参数

返回值 ：若再调用相关的时间日期函数，此字符串可能会被破坏。此函数与 ctime 不同处在于传入的参数是不同的结构。

函数说明 ：asctime()将参数timeptr 所指的tm 结构中的信息转换成真实世 界所使用的时间日期表示方法，然后将结果以字符串形态返回。

3、gmtime函数

函数原型 ：struct tm *gmtime(const time_t *timep);

头文件 ：#include <time.h>

作用 ：获取当前时间和日期

函数说明 ：gmtime()将参数timep 所指的time_t 结构中的信息转换成真实世 界所使用的时间日期表示方法，然后将结果由结构tm 返回。
返回值 ：返回结构tm 代表目前UTC 时间。

4、strcpy 函数

函数原型 ：extern char strcpy(char dest,const char src); 

头文件 ：string,h

作用 ：把从src地址开始且含有NULL结束符的字符串复制到已dest开始 的地址空间

参数 ：scr:原串

Dest：目标串

返回值 ：目标串的地址

四、程序所用数据结构简介

#define BUSY 1 

#define IDLE 0 分别定义驻留集和主存队列中的结点的状态；

#define IN 1 

#define OUT 0 分别定义页表中的结点的状态，即是否装入内存；

#define processNumber 3 提前定义好进程数目，不需要用户输入；

#define pageNumber 5 提前定义好一个进程的页面数目，不需要用户输入；

#define blockNumber 6 提前定义好主存帧数目，不需要用户输入；

#include<time.h> 时间函数需要的头文件；

typedef struct Page 

{ 

     int frameID; 

     int state; 

}Page; 定义一个页表项的信息；

 

typedef struct Block 

{ 

      int processID; 

int pageID; 

     int state; 

char time_last[50]; 

}Block; 定义一个主存队列表项的信息；

 

typedef struct process 

{ 

    Page page_tab