页面置换算法课程设计

常用页面置换课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解页面置换的基本概念，掌握常用页面置换算法（如FIFO、LRU、OPT）的工作原理及特点；2. 学会分析不同页面置换算法的优缺点及适用场景，能结合实际案例进行解释说明；3. 掌握如何评估页面置换算法的性能，了解相关性能指标（如缺页率、置换次数等）。

技能目标：1. 能够运用所学知识，编写简单的页面置换算法代码，进行模拟实验；2. 培养学生独立分析问题、解决问题的能力，通过小组讨论、案例分析等方式，提高学生的团队协作和沟通表达能力；3. 培养学生的计算思维和逻辑思维能力，提高编程实践能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机操作系统领域的学习兴趣，激发学生的学习热情和求知欲；2. 培养学生具备良好的学术道德和团队合作精神，尊重他人的观点，善于倾听和分享；3. 培养学生认识到技术发展对社会进步的重要性，增强学生的社会责任感和使命感。

课程性质：本课程属于计算机操作系统领域，旨在帮助学生掌握页面置换算法的相关知识，提高编程实践能力。

学生特点：学生已具备一定的计算机基础知识，具有较强的逻辑思维能力和编程基础，但对页面置换算法的了解有限。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过案例分析和编程实践，帮助学生深入理解页面置换算法，提高学生的实际操作能力。

同时，关注学生的情感态度价值观培养，激发学生的学习兴趣和责任感。

二、教学内容1. 页面置换算法概述：介绍操作系统中页面置换的基本概念、产生背景及作用；- 教材章节：第二章第三节“虚拟内存管理”2. 常用页面置换算法：- FIFO（先进先出）算法：讲解算法原理、实现方法及优缺点；- 教材章节：第二章第三节“页面置换算法-FIFO”- LRU（最近最少使用）算法：介绍算法原理、实现方法及适用场景；- 教材章节：第二章第三节“页面置换算法-LRU”- OPT（最佳）算法：讲解算法原理、实现方法及性能分析；- 教材章节：第二章第三节“页面置换算法-OPT”3. 页面置换算法性能评估：- 介绍评估页面置换算法性能的相关指标（如缺页率、置换次数等）；- 教材章节：第二章第四节“页面置换算法性能评估”4. 编程实践：- 结合所学算法，编写简单的页面置换算法代码，进行模拟实验；- 教材章节：第二章实践部分“页面置换算法编程实践”5. 案例分析：- 分析实际操作系统中的页面置换场景，讨论不同算法的适用性；- 教材章节：第二章案例分析部分“页面置换算法案例分析”教学内容安排和进度：本课程共计5个学时，按照以上教学内容逐步展开，确保学生能够扎实掌握页面置换算法的相关知识。

操作系统课程设计--一级页面置换算法设
计
在操作系统的课程设计中，页面置换算法是一个重要的主题。

在这个设计中，我们将着重讨论一级页面置换算法设计。

一级页面置换算法是一种最基础的页面置换算法，也是最简单和最容易实现的算法之一。

一级页面置换算法
一级页面置换算法只维护一个页面队列，并采用先进先出（FIFO）的策略。

当需要置换一个页面时，选择在队列中最先进入的页面进行置换。

这种算法非常简单，只需要一个队列来维护当前已经进入主存的页面即可。

虽然一级页面置换算法非常简单，但是在某些情况下，它会导致较差的性能。

例如，当一个程序的工作集超出了队列的大小时，一级页面置换算法将导致大量的缺页中断，从而降低系统性能。

一级页面置换算法的实现
在进行一级页面置换算法的实现时，我们需要实现以下功能：
1. 页面入队：当一个页面被访问时，在内存中没有它的副本时，该页面需要被加入队列。

2. 页面出队：当需要进行页面置换时，队列中最先进入的页面
需要被出队，并从物理内存中移除。

3. 页面访问：当访问一个页面时，需要查找该页面是否已经在
队列中，如果在队列中，则不进行任何操作。

如果不在队列中，则
需要将该页面入队。

结论
一级页面置换算法虽然简单，但是在一些情况下会导致较差的
性能。

对于更为复杂的程序，需要采用更为高级的页面置换算法，
以提高系统性能。

目录一、课程设计目的及要求 (1)二、相关知识 (1)三、题目分析 (2)四、概要设计 (3)五、代码及流程 (3)六、运行结果 (7)七、设计心得 (8)八、参考文献 (9)一、课程设计目的及要求页面置换算法实验目的：深入掌握内存调度算法的概念原理和实现方法。

设计要求：编写程序实现：1）先进先出页面置换算法（FIFO）2）最近最久未使用页面置换算法（LRU）3）最佳置换页面置换算法（OPT）演示页面置换的三种算法。

二、相关知识2.1 先进先出（FIFO）算法这是最早出现的置换算法。

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。

该算法实现简单，只需把一个进程已调入内存的页面，按照先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指针，使它总指向最老的页面。

但该算法与进程实际运行的规律不相适应，因为在进程中，有些页面经常被访问，比如，含有全局变量、常用函数、例程等的页面，FIFO算法并不能保证这些页面不被淘汰。

2.2 最近最久未使用（LRU）算法FIFO置换算法性能之所以较差，是因为它所依据的条件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反映页面的使用情况。

最近最久未使用（LRU）的页面置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。

由于无法预测各页将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，因此，LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。

该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t，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其t值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。

2.3 最佳（Optimal）算法最佳置换算法是由Belady于1966年提出的一种理论上的算法。

其所选择的被淘汰的页面，将是以后永不使用的，或是在最长（未来）时间内不再被访问的页面。

采用最佳置换算法，通常可保证获得最低的缺页率。

但由于人们目前还无法预知一个进程在内存的若干个页面中，哪一个页面是将来最长时间内不再访问的，因而该算法时无法实现的，但可以利用该算法评价其他算法。

java页面置换算法课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解页面置换算法的基本概念和作用；2. 掌握常见的页面置换算法，如先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）和最佳置换（OPT）等；3. 学会分析不同置换算法的优缺点和适用场景；4. 了解虚拟内存中的页面置换策略在实际操作系统中的应用。

技能目标：1. 能够运用Java编程语言实现基本的页面置换算法；2. 培养学生运用数据结构和算法解决问题的能力；3. 提高学生的编程实践能力和调试技巧；4. 培养学生通过分析问题，选择合适算法解决实际问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机操作系统中内存管理知识的兴趣和好奇心；2. 增强学生的团队合作意识，培养协同解决问题的能力；3. 培养学生面对复杂问题时的耐心和毅力，树立克服困难的信心；4. 引导学生认识到技术发展对社会进步的重要性，激发他们的社会责任感。

课程性质：本课程为计算机科学专业高年级的学科核心课程，旨在帮助学生掌握页面置换算法的理论知识，并通过实践提高编程技能。

学生特点：学生已具备一定的编程基础和操作系统知识，具备独立分析和解决问题的能力。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践，鼓励学生思考和探讨。

通过本课程的学习，使学生能够将所学的页面置换算法应用于实际问题的解决，提高其综合素质。

二、教学内容1. 页面置换算法概述- 页面置换算法的定义及作用；- 页面置换算法在操作系统中的应用场景。

2. 常见页面置换算法原理与实现- 先进先出（FIFO）算法；- 最近最少使用（LRU）算法；- 最佳置换（OPT）算法；- 最久未用（MFU）算法。

3. 页面置换算法的性能分析- 不同算法的性能指标（如缺页率、置换次数等）；- 分析各种算法的优缺点及适用场景。

4. Java实现页面置换算法- Java编程环境的搭建；- 使用Java实现上述常见页面置换算法；- 编程实践：编写测试用例，测试并比较不同算法的性能。

页面置换算法课程设计一、教学目标本章节的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

1.知识目标：使学生掌握页面置换算法的概念、原理和常见的算法，如FIFO、LRU、LFU 等。

2.技能目标：培养学生运用页面置换算法解决实际问题的能力，能够分析算法优缺点，并根据场景选择合适的算法。

3.情感态度价值观目标：培养学生对计算机科学领域的兴趣，激发学生探索和创新的精神，使其认识到算法在现代社会中的重要性。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个部分：1.页面置换算法的概念和背景知识，如虚拟存储器、分页系统等。

2.常见页面置换算法的原理和实现，如 FIFO、LRU、LFU 等。

3.页面置换算法的性能分析，包括优缺点、适用场景等。

4.结合实际案例，让学生了解页面置换算法在操作系统中的应用。

三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法：1.讲授法：用于讲解页面置换算法的概念、原理和性能分析。

2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解页面置换算法在操作系统中的应用。

3.实验法：安排实验课，让学生动手实现页面置换算法，提高其实际操作能力。

4.讨论法：学生分组讨论，比较不同页面置换算法的优缺点，培养学生独立思考和团队协作的能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《操作系统原理与应用》等相关教材，提供理论知识基础。

2.参考书：提供 additional references for students who want to deepentheir understanding of the subject.3.多媒体资料：制作PPT课件，生动展示页面置换算法的原理和应用。

4.实验设备：提供计算机及相关设备，让学生进行实验操作。

五、教学评估本章节的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性。

武汉轻工大学数学与计算机学院《操作系统》课程设计说明书题目：页式虚拟存储管理页面置换算法专业：班级：学号：姓名：指导老师：2015年5月26日目录一、设计目的二、设计内容三、基本原理和解决方案四、实验内容五、流程图六、源代码七、运行结果八、实验总结（心得体会）一、设计目的通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟程序，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。

二、设计内容阅读教材《计算机操作系统》第四章，掌握存储器管理相关概念和原理。

模拟实现页式虚拟存储管理的三种页面置换算法（OPT、FIFO和LRU），并通过比较性能得出结论。

前提：（1）页面分配采用固定分配局部置换。

（2）作业的页面走向和分得的物理块数预先指定。

可以从键盘输入也可以从文件读入。

（3）置换算法的置换过程输出可以在显示器上也可以存放在文件中，但必须清晰可读，便于检验。

三、基本原理和解决方案存储管理是操作系统进行资源管理的一个重要功能。

现代操作系统广泛采用虚拟存储的技术对内存进行扩充。

实现虚拟存储的一个主要技术手段就是将辅存和主存统一管理，在二者之间进行对换，从而形成物理上两级而逻辑上一级的存储管理系统。

一个置换算法的好坏对这个逻辑上的单级虚存的性能起着极其重要的作用，而且会影响处理机的调度性能。

对于本任务规定的前提：页面分配采用固定分配局部置换，则置换发生的时机是作业已经将操作系统分配的固定数目的物理块全部用完且发生缺页的时候。

此时必须要将已经装入内存的部分逻辑页面换出以便将所缺的页面调入内存。

置换算法就是一个决定将内存中“哪一个”页面换出的算法。

四、实验内容1.通过随机数产生一个指令序列，共320条指令，指令的地址按下述原则生产：50％的指令是顺序执行的；25％的指令是均匀分布在前地址部分；25％的指令是均匀分布在后地址部分。

2.将指令序列变换成为页地址流设页面大小为1K；用户内存容量为4页到32页；用户虚存容量为32K。

操作系统课程设计说明书题目: 页面置换算法程序设计院系：计算机科学与工程专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2014年 11月 21 日2014年11月21日安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表目录1 问题描述 (1)2 需求分析 (1)3 概要设计 (1)3.1 设计思路 (1)3.2 功能模块设计 (2)3.3 算法流程图 (2)4 详细设计 (4)4.1 相关知识 (4)4.2 置换算法函数代码设计 (4)4.3 辅助函数代码设计 (10)5 调试分析 (12)6 测试结果 (13)7 设计体会 (15)参考文献 (15)1 问题描述编写程序实现：（1）先进先出页面置换算法（FIFO）（2）最近最久未使用页面置换算法（LRU）（3）最佳置换页面置换算法（OPT）设计一个虚拟存储区和内存工作区，编程序演示以上三种算法的具体实现过程，并计算访问命中率。

演示页面置换的三种算法。

通过随机数产生一个指令序列，将指令序列转换成为页地址流。

计算并输出各种算法在不同内存容量下的命中率。

2 需求分析在地址映射过程中，若在页面中发现所要访问的页面不再内存中，则产生缺页中断。

当发生缺页中断时操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存，以便为即将调入的页面让出空间。

而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。

在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据，送磁盘的对换区中。

但应将哪个页面调出，所以需要根据一定的算法来确定。

常用的算法有先进先出置换算法（FIFO）、最近最久未使用置换算法（LRU）和最佳置换算法（OPT），该设计是在VC++6.0环境下用上述三种算法来实现页面置换算法的模拟程序，然后计算访问命中率，并测试结果。

3 概要设计3.1 设计思路选择置换算法，先输入所有页面号，为系统分配物理块，依次进行置换： FIFO基本思想：是用队列存储内存中的页面，队列的特点是先进先出，与该算法是一致的，所以每当发生缺页时，就从队头删除一页，而从队尾加入缺页。

操作系统课程设计报告题目:页面置换算法模拟程序学院名称：专业班级：学生姓名：指导教师：成绩：目录一、设计目的 (3)二、设计题目 (3)2。

1设计内容 (3)2.2设计要求 (3)三、设计过程 (4)3。

1 FIFO（先进先出） (4)3。

2 LRU（最近最久未使用） (5)3。

3 OPT（最佳置换算法） (6)3.4 随机数发生器 (7)四、完整代码 (7)五、运行结果演示 (13)六、设计心得 (16)七、参考文献 (16)一、设计目的操作系统是计算机教学中最重要的环节之一，也是计算机专业学生的一门重要的专业课程。

操作系统质量的好坏，直接影响整个计算机系统的性能和用户对计算机的使用。

一个精心设计的操作系统能极大地扩充计算机系统的功能，充分发挥系统中各种设备的使用效率,提高系统工作的可靠性。

由于操作系统涉及计算机系统中各种软硬件资源的管理，内容比较繁琐，具有很强的实践性。

要学好这门课程,必须把理论与实践紧密结合，才能取得较好的学习效果。

本课程设计是学生学习完《计算机操作系统》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.熟悉页面置换算法及其实现，引入计算机系统性能评价方法的概念.二、设计题目：页面置换算法模拟程序2。

1设计内容编制页面置换算法的模拟程序。

2.2设计要求1)。

用随机数方法产生页面走向，页面走向长度为L(15〈=L<=20），L由控制台输入。

2）.根据页面走向，分别采用Optinal、FIFO、LRU算法进行页面置换，统计缺页率。

3).假定可用内存块为m（3<=m〈=5），m由控制台输入，初始时,作业页面都不在内存。

4)。

要求写出一份详细的设计报告.课程设计报告内容包括：设计目的、设计内容、设计原理、算法实现、流程图、源程序、运行示例及结果分析、心得体会、参考资料等。

页面置换算法一．题目要求：通过实现页面置换算法的FIFO和LRU两种算法，理解进程运行时系统是怎样选择换出页面的，对于两种不同的算法各自的优缺点是哪些。

要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现1) 最佳置换算法(OPT)：将以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面换出。

2) 先进先出算法(FIFO)：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。

3) 最近最久未使用算法(LRU)：淘汰最近最久未被使用的页面。

4) 最不经常使用算法(LFU)二．实验目的：1、用C语言编写OPT、FIFO、LRU，LFU四种置换算法。

2、熟悉内存分页管理策略。

3、了解页面置换的算法。

4、掌握一般常用的调度算法。

5、根据方案使算法得以模拟实现。

6、锻炼知识的运用能力和实践能力。

三、设计要求1、编写算法，实现页面置换算法FIFO、LRU；2、针对内存地址引用串，运行页面置换算法进行页面置换；3、算法所需的各种参数由输入产生（手工输入或者随机数产生）；4、输出内存驻留的页面集合，页错误次数以及页错误率；四．相关知识：1．虚拟存储器的引入：个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。

2．虚拟存储器的定义：虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。

3．虚拟存储器的实现方式：分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式虚拟存储系统。

请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。

4．页面分配：平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。

按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。

考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。

烟台大学计算机与控制工程学院计算机操作系统课程设计报告题目：页面置换算法班级计165姓名王承乾学号 201658501234日期 2018-7-3指导教师翟一鸣实验地点计算机与控制工程学院实验室一、实验内容页面置换算法：淘汰掉内存中的某些页为必须进入内存的页面腾出空间的策略。

最优算法（OPT）：从内存中移出以后不再使用的页面，如果没有这样的页面，则选择以后最长时间内不需要访问的页面。

先进先出算法（FIFO）：总是先淘汰那些驻留在内存时间最长的页面，即先进入内存的页面先被置换掉。

最近最久未使用算法（LRU）：当需要置换一页时，选择最近一段时间最久未使用的页面予以淘汰。

设计程序模拟先进先出（FIFO）置换算法，最佳（OPT）置换算法和最近最少用（LRU）置换算法的工作过程。

假设内存中分配给每个进程的最小物理块数为m，在进程运行过程中要访问的页面个数为n，页面访问序列为P1, … ,Pn，分别利用不同的页面置换算法调度进程的页面访问序列，给出页面访问序列的置换过程，计算每种算法缺页次数和缺页率。

程序的设计主要是测试先进先出FIFO，最佳置换OPT和最近最少用LRU页面置换算法的效率以及过程。

二、实验目的使用系统函数以及c语言的相关语句实现页面置换的三个算法三、实验环境开发环境：Windows编译环境：gcc，g++开发软件：Codeblocks 16.01四、设计思路和流程图（一）程序总体控制左上：FIFO和数据输入右上：OPT算法左下：退出右下：LRU算法六、感想通过对页面置换算法模拟程序的程序设计，让我对虚拟页式存储管理有了更深的了解。

刚开始拿到这个题目觉得很难，不知道该怎么下手，因为是自己第一次用C语言编写操作系统程序。

当时搞懂了页面置换的思想以后，对编程就有了一定的思路。

经过几天的编写，程序也最终编写出来了。

但是却遇到了许多困难，程序的调试也出现了许多的错误。

经过几次上机操作，在老师的指导和帮助下，程序最终还是完成了。

页面置换算法一•题目要求：通过实现页面置换算法的FIFO 和LRU 两种算法，理解进程运行时系统是怎样选择换出页面的，对于两种不同的算法各自的优缺点是哪些。

要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现最佳置换算法(OPT):将以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页 面换出。

先进先出算法(FIFO):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。

最近最久未使用算法(LRU):淘汰最近最久未被使用的页面。

最不经常使用算法(LFU)1、 编写算法，实现页面置换算法 FIFO 、LRU2、 针对内存地址引用串，运行页面置换算法进行页面置换;3、算法所需的各种参数由输入产生(手工输入或者随机数产生)；4、输出内存驻留的页面集合，页错误次数以及页错误率; 四. 相关知识：1虚拟存储器的引入：局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所访问的存储 空间也局限于某个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。

2. 虚拟存储器的定义：虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种 存储器系统。

3. 虚拟存储器的实现方式：分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成 的页面形式虚拟存储系统。

请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成 的段式虚拟存储系统。

4. 页面分配：平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。

按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。

考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分 配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。

1) 2) 3) 4)二•实验目的：1、 用C 语言编写OPT 、FIFO 、LRU , LFU 四种置换算法。

南京工程学院课程设计说明书(论文) 题目页面置换算法的模拟课程名称操作系统课程设计院（系、部、中心）计算机工程学院班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：2016年12月19日至2016年12月25日一、课题简介1.课题内容作业要访问的页面不在主存时，由缺页中断处理程序将所需的页面调入主存，若此时主存中没有空闲物理块，则系统将按照一定的页面置换算法选择一些页面移出，以便装入所缺的页面。

页面置换算法也称为页面淘汰算法或页面调度算法，其性能将直接影响系统的执行效率。

FIFO是最早出现的置换算法，该算法总是淘汰最先进入主存的页面。

特点是实现简单，但因为与进程实际的运行规律不适应，所以算法效率不高。

LRU算法每次都选择最近最久未使用的页面淘汰，即总是淘汰最后一次访问时间距当前时间间隔最长的页面。

该算法的思想依据是根据程序执行时所具有的局部性来考虑的，也就是说，刚被访问过的页面再次被访问的机率较大，而那些较长时间未被使用的页面被访问的机率要小。

LRU置换算法是一种通用的有效算法，因而被广泛采用。

掌握虚拟存储管理中页面置换算法的原理，设计恰当的数据结构和算法，模拟实现上述页面置换算法2.课题目的通过设计实现仿真程序，进一步理解请求分页虚拟存储管理技术。

同时，提高同学的编程能力、综合应用知识的能力和分析解决问题的能力。

二、系统设计方案1.功能设计实现了图形用户界面设计和调用了三种不同的置换算法FIFO、OPT、LRU,通过选择随机页面序列或者输入页面序列按钮来产生页面，以及手动输入物理块数，将用以上三种算法进行分析和把页面置换过程输出到图形界面来显示。

功能模块图如下图所示2.数据结构在本次课程设计中，总体使用了一个类Keshe，Keshe类中包含了三个主要的函数FIFO、LRU、OPT,其中LRU中使用了链表结构。

Keshe类中定义了如下变量：private int blockCount=20;//物理块最大个数private static int pageCount=12;//页面个数private static int page[]=new int[pageCount];//页面序列3.系统流程三、程序主要代码分析//查询以后不再访问或距现在最长时间后再访问的页面号public int search(int start,int[]block){int max=-1;int index=-1; //初始化需要淘汰的块号for(int i=0;i<blockCount;i++){int j=start;for(;j<pageCount;j++) //判断当前块内页面是否与未来页面相等if(block[i]==page[j])break;if(max<j){max=j;index=i;}}return index;//返回要淘汰的内存中的块号}}四、程序运行结果及分析输入页面序列6,7,6,5,9,6,8,9,7,6,9,6以及输入物理块数3使用OPT、FIFO、LRU置换算法，输出页面置换过程，中断次数以及缺页中断率显示结果如下点击按钮随机页面序列，输入物理块数3使用OPT、FIFO、LRU置换算法，输出页面置换过程，中断次数以及缺页中断率显示结果如下五、改进意见与收获体会通过这次课程设计，我对操作系统有了更深的认识，更好地掌握了操作系统的原理和重要算法的理解，深入了解到请求分页虚拟存储管理中的页面置换算法：最佳置换算法OPT、先进先出置换算法FIFO、最近最久未用置换算法LRU。

实验四页面置换算法一、实验流程图二、实验程序#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <malloc.h>#define null 0#define len sizeof(struct page)struct page{ int num;int tag;struct page *next;};struct page *create(int n) /*建立分配的内存空间，并初始化，返回头结点*/{int count=1;struct page *p1,*p2,*head;head=p2=p1=(struct page *)malloc(len); //开辟一个新的单元,并将malloc返回的指针转换为结构体类型的指针p1->tag=-1;p1->num=-1;while(count<n){count++;p1=(struct page *)malloc(len);p1->tag=-1;p1->num=-1;p2->next=p1;p2=p1;}p2->next=null;return(head);}void FIFO(int array[],int n){int *p;struct page *cp,*dp,*head,*new1;int count=0;head=create(n);p=array;while(*p!=-1){ cp=dp=head;for(;cp->num!=*p&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if (cp->num==*p) printf(" ! " );else{ count++;cp=head;for(;cp->tag!=-1&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if(cp->tag==-1){cp->num=*p;printf(" * ");}else{new1=(struct page*)malloc(len);new1->num=*p;new1->tag=0;new1->next=null;cp->next=new1;head=head->next;printf(" %d ",dp->num);free(dp);}}p++;}printf("\nQueye Zongshu : %d \n",count);}void LRU(int array[],int n){int count=0,*p=array;struct page *head,*cp,*dp,*rp,*new1,*endp;head=create(n);while(*p!=-1){cp=dp=rp=endp=head;for(;endp->next!=null;) endp=endp->next;for(;cp->num!=*p&&cp->next!=null;){rp=cp;cp=cp->next;}if(cp->num==*p){printf(" ! ");if(cp->next!=null){if(cp!=head)rp->next=cp->next;else head=head->next;}endp->next=cp;cp->next=null;}else{count++;cp=rp=head;for(;cp->tag!=-1&&cp->next!=null;) cp=cp->next;{printf(" * ");cp->num=*p;cp->tag=0;}else{new1=(struct page *)malloc(len);new1->num=*p;new1->tag=0;new1->next=null;cp->next=new1;dp=head;head=head->next;printf(" %d ",dp->num);free(dp);}}p++;}printf("\nQueye Zongshu : %d \n",count);}OPT(int array[],int n){int *p,*q,count=0,i;struct page *head,*cp,*dp,*new1;p=array;head=create(n);while(*p!=-1){ cp=head;for(;cp->num!=*p&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if(cp->num!=*p){ count++;cp=head;for(;cp->tag!=-1&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if(cp->tag==-1){printf(" * ");cp->num=*p;cp->tag=0;}else{ i=1;q=p;q++;cp=head;while(*q!=-1&&i<n){ for(;*q!=cp->num&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if(*q==cp->num){cp->tag=1;i++;}q++;cp=head;}if(i==n){for(;cp->tag!=0;) cp=cp->next;printf(" %d ",cp->num);cp->num=*p;}else{ cp=head;for(;cp->tag!=0;) cp=cp->next;if(cp==head){ for(;cp->next!=null;) cp=cp->next;new1=(struct page *)malloc(len);new1->num=*p;new1->tag=0;new1->next=null;cp->next=new1;dp=head;head=head->next;printf(" %d ",dp->num);free(dp);}else{ printf(" %d ",cp->num);cp->num=*p;}}cp=head;for(;cp->next!=null;) {cp->tag=0;cp=cp->next;}cp->tag=0;}}else printf(" ! ");p++;}printf("\nQueye Zongshu : %d \n",count);}main(){FILE *fp;char pt;char str[10];int i,j=0;int page[50],space=0;for(i=0;i<50;i++)page[i]=-1;fp=fopen("page.txt","r+");if(fp==NULL){printf("Cann't open the file\n");exit(0);}i=0;while((pt=fgetc(fp))!=EOF)/*将数字字符串转化成整型-开始*/ {if(pt>='0'&&pt<='9'){str[i]=pt;i++;space=0;}else{if(pt==' '||pt=='\n'){if(space==1) break;else{str[i]='\0';page[j]=atoi(str);if(pt=='\n') break;else{space=1;j++;i=0;}}}}}/*结束*/if(pt==EOF) {str[i]='\0';page[j]=atoi(str);}i=0;while(page[i]!=-1) {printf(" %d ",page[i]);i++;}fclose(fp);printf("\n");printf(" ! : mean no moved \n * : mean have free space \n\n"); printf("FIFO ");FIFO(page,3);printf("\nLRU ");LRU(page,3);printf("\nOPT ");OPT(page,3);}。

常用页面置换课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握常用的页面置换算法，包括FIFO、LRU、LFU 等，理解它们的原理和实现方式，能够根据实际应用场景选择合适的页面置换算法。

同时，通过课程的学习，培养学生分析问题和解决问题的能力，提高他们对计算机系统的认识和理解。

具体来说，知识目标包括：1.掌握常用的页面置换算法及其原理。

2.了解页面置换算法在操作系统中的应用。

3.理解不同页面置换算法对系统性能的影响。

技能目标包括：1.能够实现常用的页面置换算法。

2.能够分析不同页面置换算法对系统性能的影响。

3.能够根据实际应用场景选择合适的页面置换算法。

情感态度价值观目标包括：1.培养学生对计算机系统的兴趣和热情。

2.培养学生分析问题和解决问题的能力。

3.培养学生团队协作和自主学习的意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.页面置换算法的基本概念和原理。

2.FIFO、LRU、LFU等常用页面置换算法的实现和分析。

3.页面置换算法在操作系统中的应用。

4.不同页面置换算法对系统性能的影响及优缺点比较。

具体安排如下：1.第一课时：介绍页面置换算法的基本概念和原理。

2.第二课时：讲解FIFO页面置换算法的原理和实现。

3.第三课时：讲解LRU页面置换算法的原理和实现。

4.第四课时：讲解LFU页面置换算法的原理和实现。

5.第五课时：分析不同页面置换算法对系统性能的影响及优缺点比较。

6.第六课时：结合实际应用场景，让学生选择合适的页面置换算法。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

1.讲授法：教师通过讲解页面置换算法的基本概念、原理和实现方法，使学生掌握相关知识。

2.案例分析法：教师通过分析实际应用场景，让学生了解页面置换算法在操作系统中的具体应用。

3.实验法：学生通过动手实践，实现不同页面置换算法，从而加深对知识的理解和掌握。

4.讨论法：教师学生进行小组讨论，让学生分享学习心得，互相答疑解惑。

专业计算机科学与技术目录1.设计目的 (2)2.课设要求 (2)3.系统分析 (3)4.系统设计 (3)4.1问题分析 (3)4.2程序整体框图 (5)4.3 FIFO算法 (5)4.4 LRU算法 (6)4.5 OPT算法 (7)5.功能与测试 (8)5.1开始界面 (8)5.2 FIFO算法 (9)5.3 LRU算法 (10)5.4 OPT算法 (10)6.结论 (11)7.附录 (12)1.设计目的1、存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。

请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。

本次设计的目的是通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式管理的页面置换算法。

2、提高自己的程序设计能力、提高算法设计质量与程序设计素质；2.课设要求设计一个请求页式存储管理方案。

并编写模拟程序实现之。

要求包含：1．过随机数产生一个指令序列，共320条指令。

其地址按下述原则生成：①50%的指令是顺序执行的；②25%的指令是均匀分布在前地址部分；③25%的指令是均匀分布在后地址部分；具体的实施方法是：在[0，319]的指令地址之间随机选区一起点M;顺序执行一条指令，即执行地址为M+1的指令；在前地址[0，M+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为M’;顺序执行一条指令，其地址为M’+1；在后地址[M’+2，319]中随机选取一条指令并执行；重复A—E，直到执行320次指令。

2．指令序列变换成页地址流设：（1）页面大小为1K；用户内存容量为4页到32页；用户虚存容量为32K。

在用户虚存中，按每K存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：第0条—第9条指令为第0页（对应虚存地址为[0，9]）；第10条—第19条指令为第1页（对应虚存地址为[10，19]）；。

第310条—第319条指令为第31页（对应虚存地址为[310，319]）；按以上方式，用户指令可组成32页。

计算机科学与技术学院《操作系统》课程设计报告（2013/2014学年第一学期）学生姓名：学生专业：网络工程学生班级：网络工程112001学生学号：指导教师：2013年12月20日计算机科学与技术学院课程设计任务书目录第一章问题的提出 (8)1.1关于页面置换算法模拟程序问题的产生 (8)1.2 任务分析 (8)第二章需求分析 (9)2.1需求说明 (9)2.2操作界面和操作方法 (10)第三章设计描述 (11)3.1方案设计 (11)3.2主要的函数 (11)第四章算法描述 (12)4.1主函数流程图 (12)4.2FIFO（先进先出）页面置换算法 (7)4.3LRU(最近最久未使用)页面置换算法 (9)4.4OPT（最佳置换算法） (7)4.5实现结果 (13)第五章程序测试 (17)5.1 设计测试数据 (17)5.2 测试结果及分析 (17)结论 (18)参考文献 (19)代码： (20)第一章问题的提出1.1关于页面置换算法模拟程序问题的产生在各种存储器管理方式中，有一个共同的特点，即它们都要求将一个作业全部装入内存方能运行，但是有两种情况：（1）有的作业很大，不能全部装入内存，致使作业无法运行；（2）有大量作业要求运行，但内存容量不足以容纳所有这些作业。

而虚拟内存技术正式从逻辑上扩充内存容量，将会解决以上两个问题。

从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，通常，把选择换出的页面的算法称为页面置换算法（Page-Replacement Algorithms）。

进而页面置换算法模拟程序能客观的将其工作原理展现在我们面前。

1.2 任务分析首先，定义宏变量，设置所占最大内存长度。

编辑以时间为种子，初始化随即发生器。

进行相关页面输入程序的编写以及页面的打印。

尔后，寻找最近最近最久未使用的页面、记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度等相关程序的代码编写。

最后，进行)FIFO 、LRU、OPT三种算法的编写。

lru页面置换算法课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解操作系统中内存管理的重要性，掌握LRU（最近最少使用）页面置换算法的基本原理；2. 掌握LRU算法在虚拟内存中的应用，了解其在提高内存利用率方面的作用；3. 学会分析不同页面置换算法的优缺点，并能够比较LRU算法与其他算法的性能差异。

技能目标：1. 能够运用所学知识编写简单的LRU页面置换算法程序，实现虚拟内存的页面置换功能；2. 培养学生的编程实践能力，提高问题分析、解决能力；3. 学会通过实验数据分析页面置换算法的性能，培养科学研究和评价的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机操作系统领域的学习兴趣，激发学生主动探索精神；2. 培养学生团队合作意识，学会倾听、交流、协作，提高人际沟通能力；3. 引导学生关注科技发展，了解页面置换算法在现实生活中的应用，培养学生的社会责任感。

本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，以培养学生的实际操作能力和创新精神为核心。

通过本课程的学习，使学生能够掌握LRU页面置换算法的基本原理，具备一定的编程实践能力，同时培养学生的团队合作意识和人际沟通能力，为将来的学习和工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 理论知识：- 操作系统内存管理概述，理解内存分配、回收和页面置换的基本概念；- LRU页面置换算法的原理与实现步骤，对比其他常见页面置换算法；- 虚拟内存的工作原理，分析LRU算法在虚拟内存管理中的作用。

2. 实践操作：- 编写LRU页面置换算法的伪代码或程序，实际操作演示；- 设计实验，模拟不同场景下页面访问序列，分析LRU算法的性能表现；- 优化LRU算法，探讨提高页面置换效率的方法。

3. 教学大纲：- 第一课时：操作系统内存管理概述，介绍内存分配与回收；- 第二课时：页面置换算法原理，分析LRU算法的优势与局限；- 第三课时：虚拟内存与LRU算法，讲解LRU在虚拟内存中的应用；- 第四课时：实践操作，编写LRU页面置换算法程序，进行性能分析；- 第五课时：课程总结，探讨优化策略，拓展相关知识。

clock页面置换算法课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解页面置换算法的基本概念和作用；2. 掌握clock页面置换算法的原理和实现步骤；3. 了解不同页面置换算法的优缺点及适用场景。

技能目标：1. 能够运用clock页面置换算法解决内存页面调度问题；2. 培养学生分析、设计和实现页面置换算法的能力；3. 提高学生运用编程语言实现页面置换算法的实践操作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机操作系统领域的好奇心和求知欲；2. 增强学生团队协作、沟通交流的能力；3. 培养学生面对问题敢于挑战、勇于创新的思维品质。

课程性质分析：本课程为计算机科学与技术专业课程，旨在帮助学生掌握操作系统中的页面置换算法。

结合学生特点和教学要求，课程目标旨在使学生在理解基本概念的基础上，能够运用所学知识解决实际问题。

学生特点分析：学生处于本科阶段，具备一定的计算机科学基础和编程能力，但页面置换算法对学生来说较为抽象，需要通过具体实例和实践操作来加深理解。

教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的动手实践能力；2. 鼓励学生主动思考，培养学生的问题解决能力；3. 引导学生关注操作系统领域的发展，提高学生的专业素养。

二、教学内容1. 页面置换算法概述- 定义、作用和分类- 页面置换算法在操作系统中的应用2. Clock页面置换算法原理- Clock算法的基本思想- Clock算法的改进版本：Clock-Pro算法3. 页面置换算法分析与比较- FIFO、LRU等常见页面置换算法介绍- 各类算法的优缺点及适用场景对比4. Clock页面置换算法实践- 编程实现Clock算法- 案例分析与讨论：运用Clock算法解决实际问题5. 教学案例分析- 结合教材案例，深入剖析Clock算法在实际操作系统中的应用- 分析操作系统中其他相关算法，如内存分配、进程调度等教学内容安排与进度：1. 第1周：页面置换算法概述、定义、作用和分类2. 第2周：Clock页面置换算法原理、Clock-Pro算法介绍3. 第3周：常见页面置换算法分析与比较4. 第4周：Clock页面置换算法编程实践与案例分析5. 第5周：课程总结与复习教材章节关联：本教学内容与教材中“操作系统原理”章节相关，主要涉及页面置换算法的相关内容。