操作系统课程设计完整版内含代码

操作系统课程设计LRU页面调度算法
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目录
一、实验题目 (1)
二、课程设计的目的 (1)
三、设计内容 (1)
四、设计要求 (1)
五、设计思想 (1)
六、主要数据结构及其说明 (2)
七、硬件支持 (3)
八、源程序文件 (3)
九、程序运行结果 (7)
十、实验体会 (8)
一实验题目
LRU页面调度算法
二课程设计的目的
操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合一起，独立分析和解决实际问题的机会。

1.进一步巩固和复习操作系统的基础知识。

2. 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。

3.提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。

4.提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。

三设计内容
程序应模拟实现LRU算法思想，对n个页面实现模拟调度。

四设计要求
1．不同的功能使用不同的函数实现（模块化），对每个函数的功能和调用接口要注释清楚。

对程序其它部分也进行必要的注释。

2．对系统进行功能模块分析、画出总流程图和各模块流程图。

3．用户界面要求使用方便、简洁明了、美观大方、格式统一。

所有功能可以反复使用，最好使用菜单。

4．通过命令行相应选项能直接进入某个相应菜单选项的功能模块。

5．所有程序需调试通过。

五设计思想
最近最久未使用（LRU）页调度算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。

算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间，当所要访问的页面在内存块中时，就不淘汰页面，否则，淘汰页面中时间最长的，即淘汰最近最久未使用的页面。

算法流程图
六主要数据结构及其说明
程序执行是稳定的，高效的。

在LRU算法中，要找出最近最久未使用的页
面的话，就必须设置有关的访问记录项，且每一次访问这些记录项，叶面都必须更新这些记录项。

这个记录项在此程序中为：
typedef struct page
{
int num;/*记录页面号*/
int time;/*记录调入内存时间*/
}Page;//页面逻辑结构，结构为方便算法实现设计
如此，显然要花费较大的系统开销（包括时间和空间上的），这也是实际系统中不采用LRU算法的直接原因，但由于其页面置换的优越性，实际系统中常使用LRU的近似算法。

七硬件支持
为了了解一个进程在内存中的各个页面各有多少时间未被进程访问，以及如何快速的知道哪一页是最近最久未使用的页面，须有两类硬件之一的支持：寄存器或栈。

寄存器：为了记录某进程在内存中各页的使用情况，须为每个在内存中的页面配置一个移位寄存器。

栈：可利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。

每当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从战中移出，将它压入栈顶。

因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号，而栈底则是最近最久未使用页面的页面号。

八源程序文件
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
#include<stdlib.h>
#define M 3 //物理块数
#define N 10 //页面数
#define Myprintf1
printf("\t************************\t\t\n\n");//表格控制
#define Myprintf2
printf("******************************\n\n");//表格控制
typedef struct page
{
int num;/*记录页面号*/
int time;/*记录调入内存时间*/
}Page;//页面逻辑结构，结构为方便算法实现设计
Page b[M];//内存单元数
int c[M][N];//暂保存内存当前的状态：缓冲区
int queue[100];//记录调入队列
int K;//调入队列计数变量
//初始化内存单元、缓冲区
void Init(Page *b,int c[M][N])
{
int i,j;
for(i=0;i<N;i++)
{
b[i].num=-1;
b[i].time=N-i-1;
}
for(i=0;i<M;i++)
for(j=0;j<N;j++)
c[i][j]=-1;
}
//取得在内存中停留最久的页面，默认状态下为最早调入的页面
int GetMax(Page *b)
{
int i;
int max=-1;
int tag=0;
for(i=0;i<M;i++)
{
if(b[i].time>max)
{
max=b[i].time;
tag=i;
}
return tag;
}
//判断页面是否已在内存中
int Equation(int fold,Page *b) {
int i;
for(i=0;i<M;i++)
{
if(fold==b[i].num)
return i;
}
return -1;
}
//LRU核心部分
void Lru(int fold,Page *b)
{
int i;
int val;
val=Equation(fold,b);
if(val>=0)
{
b[val].time=0;
for(i=0;i<M;i++)
if(i!=val)
b[i].time++;
}
else
{
queue[++K]=fold;//记录调入页面
val=GetMax(b);
b[val].num=fold;
b[val].time=0;
for(i=0;i<M;i++)
if(i!=val)
b[i].time++;
}
//主程序
void main()
{
start:K=-1;
int i,j;
int a[N];
Myprintf1;
printf("\n\t\t\t欢迎使用LRU页面调度算法\n\n"); Myprintf1;
printf("请输入所要访问的各个页面号：\n");
for(i=0;i<N;i++)
scanf("%d",&a[i]);
Init(b,c); //调用
for(i=0;i<N;i++)
{
Lru(a[i],b);
c[0][i]=a[i];
//记录当前的内存单元中的页面
for(j=0;j<M;j++)
c[j][i]=b[j].num;
}
//结果输出
printf("内存状态为:\n");
Myprintf2;
for(j=0;j<N;j++)
printf("|%2d",a[j]);
printf("|\n");
Myprintf2;
for(i=0;i<M;i++)
for(j=0;j<N;j++)
{
if(c[i][j]==-1)
printf("|%2c",32);
else
printf("|%2d",c[i][j]);
}
printf("|\n");
}
Myprintf2;
printf("\n调入队列为：");
for(i=0;i<K+1;i++)
printf("%3d",queue[i]);
printf("\n缺页次数为:%6d\n缺页率:%16.6f",K+1,(float)(K+1)/N);
printf("\n是否继续!\t y?");
char y;
if(getch()=='y')
{
system("cls");
printf("\n");
goto start;
}
else
printf("\n");
printf("程序结束\n");
}
九程序运行结果
十实验体会
通过本次课程设计，对LRU页面调度算法有了更深入的理解和掌握，进一步的巩固和复习了操作系统中关于LRU页面调度算法的知识，进一步的了
解了结构化、模块化程序设计的方法，提高了编写和调试程序的技巧，谢谢老师的细心指导。