FIFO页面调度算法处理缺页中断要点

计算机科学与技术系

实验报告

专业名称网络工程

课程名称操作系统原理

项目名称FIFO页面调度算法处理缺页中断

班级 12网络工程（1）班

学号 1204031030

姓名方彬

同组人员朱佳宝、王卫、凌含涛、胡星瑞

实验日期 2014.12.02

一、实验目的与要求：

（1）熟悉、掌握先进先出FIFO算法，并实现用先进先出FIFO算法页面调度算法处理缺页中断.

（2）理解基于先进先出FIFO的内存管理调度算法，更好的掌握算法的思想，结合实验理解算法更直观，深刻具体。通过对先进先出FIFO的调度算法的模拟实验可以清楚的了解内存管理是如何调度的，以及加深对内存管理的了解。

二、实验内容

1）任务分析：以无歧义的陈述说明实验任务，并明确规定：

(a)输入的形式和输入值的范围；

在输入文本框中输入，输入值的范围在0~6之间

(b) 输出的形式；

输出为缺页序列的表格

(c) 程序所能达到的功能；

输入页号，输出缺页序列，实现先进先出算法的模拟

(d) 测试数据：包括正确的输入及其输出结果和错误的输入及其输出结果。

①输入值为空：

②输入值越界：

③正确的输入值：

2）概要设计：说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。

本程序中定义了一个数组int[] mainstore = {3,2,1,0 };用于模拟主存存放页；此外还定义了一个数组int[] flag = {0,0,0,0,0,0,0 };用于表明页号的修改标志位，便于之后的操作。

该程序的只要流程如下：

3）详细设计：实现概要设计中定义的所有数据类型，对每个操作只需要写出伪码算法；对主程序和其他模块也都需要写出伪码算法(伪码算法达到的详细程度建议为：按照伪码算法可以在计算机键盘直接输入高级程序设计语言程序)；画出函数和过程的调用关系图。

using System;

using System.Collections.Generic;

using https://www.360docs.net/doc/7117769725.html,ponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

using System.Windows.Forms;

using lru;

using change;

namespace 操作系统

{

public partial class Form1 : Form

{

public Form1()

{

InitializeComponent();

}//定义一个窗口类，在类里面定义一个窗口

int[] mainstore = {3,2,1,0 };//定义数组用于存放页

int[] flag = {0,0,0,0,0,0,0 };//定义修改标志位的数组

int blo = 0;//用来控制在表格的哪一列输出页号序列

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)//定义一个事件响应，即对输入进行操作

{

if (string.IsNullOrEmpty(txt.Text))

MessageBox.Show("请输入页号！");

else if (int.Parse(txt.Text) > 6 || int.Parse(txt.Text) < 0)

MessageBox.Show("输入页号不合法，请重新输入！");

//判断输入是否合法

else

{

int page = int.Parse(txt.Text);

int i=0;

if (page != mainstore[0] && page != mainstore[1] && page != mainstore[2] && page != mainstore[3])//插入页内存中不存在，进行FIFO算法

{

int lll;

lll = mainstore[0];

if (flag[mainstore[0]] == 0)//修改标志位为0，直接覆盖

{

mainstore[0] = page;

flag[lll] = 1;

}

Else//修改标志位为1，数组执行FIFO

{

for (i = 0; i < 3; i++)

mainstore[i] = mainstore[i + 1];

mainstore[3] = page;

}

MessageBox.Show("当前调走页号"+lll.ToString ()+"\n存入页号为"+page.ToString ());

l0.Text = "0";

l1.Text = "0";

l2.Text = "0";

l3.Text = "0";

l4.Text = "0";

l5.Text = "0";

l6.Text = "0";

//标志位初始化；

for (int j = 0; j < 4; j++)

{

if (mainstore[j] == 0)

l0.Text = "1";

if (mainstore[j] == 1)

l1.Text = "1";

if (mainstore[j] == 2)

l2.Text = "1";

if (mainstore[j] == 3)

l3.Text = "1";

if (mainstore[j] == 4)

l4.Text = "1";

if (mainstore[j] == 5)

l5.Text = "1";

if (mainstore[j] == 6)

l6.Text = "1";

}//根据插入页号，将标志位置1

for (int k = 0;k < 7; k++)

{

if (lll == 0)

ll0.Text = "1";

if (lll == 1)

ll1.Text = "1";

if (lll == 2)

ll2.Text = "1";

if (lll == 3)

ll3.Text = "1";

if (lll == 4)

ll4.Text = "1";

if (lll == 5)

ll5.Text = "1";

if (lll == 6)

ll6.Text = "1";

}//根据情况，将修改标志位置1

}

else

{

MessageBox.Show("该页已在主存中！" );

}

blo++;

if(blo==1){

txt10.Text = mainstore[0].ToString();

txt11.Text = mainstore[1].ToString();

txt12.Text = mainstore[2].ToString();

txt13.Text = mainstore[3].ToString();}

else if(blo==2){

txt20.Text = mainstore[0].ToString();

txt21.Text = mainstore[1].ToString();

txt22.Text = mainstore[2].ToString();

txt23.Text = mainstore[3].ToString();

}

else if(blo==3){

txt30.Text = mainstore[0].ToString();

txt31.Text = mainstore[1].ToString();

txt32.Text = mainstore[2].ToString();

txt33.Text = mainstore[3].ToString();

}

else if(blo==4){

txt40.Text = mainstore[0].ToString();

txt41.Text = mainstore[1].ToString();

txt42.Text = mainstore[2].ToString();

txt43.Text = mainstore[3].ToString();}

else if(blo==5){

txt50.Text = mainstore[0].ToString();

txt51.Text = mainstore[1].ToString();

txt52.Text = mainstore[2].ToString();

txt53.Text = mainstore[3].ToString();}

else if(blo==6){

txt60.Text = mainstore[0].ToString();

txt61.Text = mainstore[1].ToString();

txt62.Text = mainstore[2].ToString();

txt63.Text = mainstore[3].ToString();}

else if(blo==7){

txt70.Text = mainstore[0].ToString();

txt71.Text = mainstore[1].ToString();

txt72.Text = mainstore[2].ToString();

txt73.Text = mainstore[3].ToString();}

else if(blo==8){

txt80.Text = mainstore[0].ToString();

txt81.Text = mainstore[1].ToString();

txt82.Text = mainstore[2].ToString();

txt83.Text = mainstore[3].ToString();}

//根据插入数量，决定在输出表的指定列输出

}

}

private void 刷新ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)

{

Form1 the_new = new Form1();

the_new.Show();

}

private void 退出ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)

{

this.Close();

}

4）调试分析：

(a)调试过程中遇到哪些问题，是如何解决的；

Q1：一开始的程序只能输入9个页号序列，超过之后就不能够再显示新的页号序列；（定义了一个变量BLO，用于记录输入页号数量，做求模运算mod 9,这样当超过九个之后又会从第一列开始覆盖）

Q2：考虑到程序的用户友好性，增加了序列刷新功能，刷新输出区域；（定义了一个button，点击后将输出区域初始化）

Q3：开始没有理解修改标志位的作用，所以功能没有实现；（经过与同

学的讨论，定义了一个数组flag[]，将页号作为flag[]的下标选择置1或置0）

(b) 算法的时空分析：算法的时间复杂度和空间复杂度分析；

5）测试结果：包括输入和输出，测试数据应该完整和严格。

①输入页号为5，则存入页号为5，调出页号为3

②因为此时3的修改标志为0，所以插入的页直接覆盖；

3被调出到磁盘，则修改标志置1；

③输入页号为3，则存入页号为3，调出页号为5

④因为此时5的修改标志为0，所以插入的页直接覆盖

5被调出到磁盘，则修改标志置1；

⑤输入页号为4，则存入页号为4，调出页号为3

④因为此时3的修改标志为1，所以FIFO，执行出队列，4入队；

6）使用说明：如何使用编写的程序，详细列出每一步的操作步骤。

操作界面如上图所示：

操作步骤如下：

①打开“操作系统.exe”，弹出程序界面

②在页号输入框中输入页号，点击“插入”按钮

③在输出表格中显示执行后的页号序列，同时标志位，修改标志位会相应发

生改变

三、实验分析与小结

请求分页存储管理是目前最常用的一种实现虚拟存储器的方式。每当所要访问的页面不在内存时，便产生一缺页中断，请求OS将所缺之页调入内存。如果内存已无空闲空间，应该将哪个页面调出，须根据一定的算法来确定。先进先出（FIFO）是最早出现的页面置换算法，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。

本次实验是通过模拟FIFO（先进先出）调度算法处理缺页中断，主要思想是先把进程调入页面，按次序链接成一个队列，并设置指针一直指向相对最先进入主存的页面。然后将该页面调出，调入输入的页面。通过对先进先出FIFO算法的模拟实现，我加深了对内存管理调度的理解，理解了其如何调度分配内存的过程。实验通过c#语言编写完成。因为c#语言是以前没学过的，现在用起来比较生疏，所以在实验的过程中出现了许多错误。面对这些问题，我们小组成员通过查阅资料、询问同学等方式解决各个问题，最终我们编写出了正确的FIFO页面置换算法的模拟程序。

此次实验作业的学习，不仅让我体会到c#语言等此类基础知识的重要性，也让我体会到团队合作的重要性，同时，最重要的收获就是对FIFO页面置换算法有了更直观深刻的认识和了解。在日后的学习中我会记住此次实验的收获，并付诸于行动！

四、其它

（带注释的程序清单）

得分（百分制）