基本分页存储管理系统的设计 操作系统课程设计

教案
设问2：那么，分页系统的逻辑地址能够用线性地址表示吗？（ppt7）
任务2：逻辑地址结构（板书：逻辑地址结构）
（1）逻辑地址是线性的（ppt8~10 板书：线性的？）例如，（解释ppt图示）
一个用户进程需要17个逻辑地址表示，当页面大小为8B时（即每页内包含8个地址），每个地址的最低3位数组成“0~7”8个数字，而其最高两位数相同，即每个地址都可以表示它所在页号以及页内位移量；
当页面大小为4B时（即每页内包含4个地址），每个地址的最低2位数组成“0~3”4个数字，而其最高3位数相同，恰好等于其所在的页面号。

答设问2：线性地址可以表示其所在的页号和页内位移量，逻辑地址可以用线性地址表示。

（板书：√）
设问3：如何根据已知信息确定逻辑地址两部分的位数呢？
（2）逻辑地址结构（ppt11）学法分析：表象与最终
答案形成强烈反差，思
维必然会受到刺激达
到理解和记忆的兴奋
点。

设疑：继续设疑，利用
兴奋延迟期解决关键
问题。

实例启发用生活实例
启发思考，能使学生更
快地找到答案。

4分
钟
2分
钟
3分
钟。

课程设计分页存储一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握分页存储的概念、原理和应用，提高他们分析和解决实际问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：理解分页存储的基本原理；掌握分页存储的关键技术；了解分页存储在数据库系统中的应用。

2.技能目标：能够使用分页存储技术解决实际问题；能够对分页存储性能进行评估和优化。

3.情感态度价值观目标：培养学生对分页存储技术的兴趣，激发他们继续探究的热情；培养学生团队协作、自主学习的能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.分页存储基本原理：介绍分页存储的定义、作用和优势；2.分页存储关键技术：讲解分页存储的关键技术，如分页算法、页替换算法等；3.分页存储在数据库系统中的应用：介绍分页存储在数据库系统中的具体应用，如数据索引、查询优化等；4.案例分析：分析实际应用场景中的分页存储问题，培养学生解决实际问题的能力。

三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解分页存储的基本原理和关键技术；2.讨论法：学生针对案例进行分析讨论，提高他们解决问题的能力；3.实验法：让学生动手实践，加深对分页存储技术的理解和掌握；4.小组合作：鼓励学生团队合作，培养团队协作精神。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作精美的PPT、教学视频等，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：准备相关的实验设备，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，我们将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，评估他们的学习态度和理解程度；2.作业：布置与课程内容相关的作业，评估学生对知识点的掌握情况；3.考试：定期进行考试，全面考察学生的知识掌握和应用能力。

学号：28课程设计模拟设计页式储存管理的分题目配与回收学院计算机科学与技术专业计算机科学与技术班级XX姓名XX指导教师XXX2011年01月09日课程设计任务书学生姓名：XX专业班级：计算机0902班指导教师：XXX工作单位：计算机科学与技术学院题目:模拟设计页式储存管理的分派与回收初始条件：1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，认识有关虚构储存器、页式存储管理等观点，并领会页式管理内存的分派和回收过程。

2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。

要求达成的主要任务 : （包含课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等详细要求）1．采纳页式管理方案实行内存分派和回收。

能够办理以下的情况⑴ 能够输入给定的内存页面数，页面大小，进度的个数及每个进度的页数。

⑵ 要求当某进度提出申请空间的大小后，显示可否知足申请，以及为该进度分配资源后内存空间的使用状况（被进度占用的页面，安闲的页面）。

2．设计报告内容应说明：⑴ 课程设计目的与功能；⑵需求剖析，数据构造或模块说明( 功能与框图 )；⑶ 源程序的主要部分；⑷ 测试用例，运转结果与运转状况剖析；⑸ 自我评论与总结：i）你以为你达成的设计哪些地方做得比较好或比较优秀；ii）什么地方做得不太好，此后怎样更正；iii ）从本设计获得的收获（在编写，调试，履行过程中的经验和教训）；iv）达成此题能否有其余的其余方法（假如有，简要说明该方法）；v）对实验题的评论和改良建议，请你介绍设计题目。

时间安排：设计安排一周：周1、周 2：达成程序剖析及设计。

周 2、周 3：达成程序调试及测试。

周 4、周 5：查收，撰写课程设计报告。

（注意事项：禁止剽窃，一旦发现，抄与被抄的一律按0 分记）指导教师署名：年月日系主任（或责任教师）署名：年月日武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书模拟设计页式储存管理的分派与回收1需求剖析页式管理是一种内存空间储存管理的技术，页式管理分为静态页式管理和动向页式管理。

学号：28课程设计模拟设计页式存储管理的分题目配与回收学院计算机科学与技术专业计算机科学与技术班级XX姓名XX指导教师XXX2011年01月09日课程设计任务书学生姓名： XX 专业班级：计算机0902班指导教师： XXX 工作单位：计算机科学与技术学院题目: 模拟设计页式存储管理的分配与回收初始条件：1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，了解有关虚拟存储器、页式存储管理等概念，并体会页式管理内存的分配和回收过程。

2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．采用页式管理方案实施内存分配和回收。

能够处理以下的情形⑴能够输入给定的内存页面数，页面大小，进程的个数及每个进程的页数。

⑵要求当某进程提出申请空间的大小后，显示能否满足申请，以及为该进程分配资源后内存空间的使用情况（被进程占用的页面，空闲的页面）。

2．设计报告内容应说明：⑴课程设计目的与功能；⑵需求分析，数据结构或模块说明(功能与框图)；⑶源程序的主要部分；⑷测试用例，运行结果与运行情况分析；⑸自我评价与总结：i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色；ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）；iv）完成本题是否有其他的其他方法（如果有，简要说明该方法）；v）对实验题的评价和改进意见，请你推荐设计题目。

时间安排：设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。

周2、周3：完成程序调试及测试。

周4、周5：验收，撰写课程设计报告。

（注意事项：严禁抄袭，一旦发现，抄与被抄的一律按0分记）指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书模拟设计页式存储管理的分配与回收1需求分析页式管理是一种内存空间存储管理的技术，页式管理分为静态页式管理和动态页式管理。

请求分页式存储管理课程设计java在Java中实现分页式存储管理，可以设计一个简单的模拟系统，如下面的概念框架。

假设我们有一组固定大小的页和一组固定大小的内存帧。

分页算法的任务是当请求来时，找到一个空闲的内存帧并分配给请求的页。

下面是一个简单的课程设计方案：定义页面和帧的概念：使用类来表示页和帧。

class Page {// ...}class Frame {// ...}创建页表和帧池：使用集合来表示页表和帧池Map<Page, Frame> pageTable = new HashMap<>();List<Frame> framePool = new ArrayList<>();实现分页算法：当请求到来时，找到一个空闲的帧并分配给请求的页。

如果没有空闲的帧，那么就需要使用某种页面替换算法（如最少使用算法或最近最久未使用算法）来选择一个帧进行替换。

public Frame allocateFrame(Page page) {// ...}处理页错误：如果请求的页不在内存中，那么就会产生页错误。

在这种情况下，需要将页面从磁盘加载到内存中。

public void handlePageFault(Page page) {// ...}这只是一个非常基础的框架，你可能需要添加更多的功能，比如模拟从磁盘读取页面的延迟，或者记录并显示内存的使用情况等。

记住，这个项目是一个模拟的分页存储管理系统，所以实际的实现细节可能会有所不同。

在实际的操作系统中，分页存储管理涉及到很多复杂的问题，比如虚拟内存管理、页面替换算法、页表管理等。

计算机操作系统课程设计内容设计内容二虚拟存储管理（请求分页存储管理）1.目的和要求存储管理的主要功能之一是合理的分配空间。

请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。

本实验的目的是：通过编写和调试请求页式存储管理中页面置换算法的模拟程序以加深对存储管理方案的理解，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方法；通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。

2.实验内容阅读教材《计算机操作系统》，掌握存储器管理相关概念和原理。

（1）在分页存储管理中，用C语言实现硬件的地址转换和缺页中断。

（2）设计页面表格。

分页式虚拟存储系统是把作业的副本存放在磁盘上，当作业被选中时，可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。

为此，在为作业建立页表时，应说明哪些页已在主存，哪些页尚未装入主存，页表的格式为：页码表示主内存块号在磁盘上的位置可根据页面置换算法的不同，页表构的内容可以作适当的增删。

（3）地址计算。

执行作业时，指令中的逻辑地址指示参与操作的操作数的页码和单元号。

硬件的地址转换机制根据页码查找页表。

如果页面的相应标志为“1”，则表示该页面已在主存中。

此时，根据关系：绝对地址=块号*块长+单元号计算要访问的主存单元的地址。

根据计算出的绝对地址，可以获得操作数来完成指令的执行。

如果访问的页面标志为“0”，则表示该页面不在主存中。

此时，硬件发送“缺页中断”信号。

操作系统根据页面在磁盘上的位置从磁盘读取页面信息，将其加载到主内存中，然后重新执行该指令。

（4）设计“地址转换”程序模拟硬件的地址转换工作。

当被访问的页面位于主存中时，它会形成一个绝对地址，但不会模拟指令的执行，而是使用输出转换后的地址来代替指令的执行。

当被访问的页面不在主存中时，将输出“*该页面的页码”，表明已生成缺页中断，并将执行缺页中断程序。

模拟程序的算法如图1.2所示。

开始取一条指令取指令中访问的页号查页表是否该页标志=1？输出绝对地址转缺页中断子程序形成绝对地址有后继指令？否结束是取一条指令图1.2地址转换模拟流程图(5)缺页中断模拟。

操作系统课程设计内存管理一、课程目标知识目标：1. 理解内存管理的基本概念，掌握内存分配、回收的原理及方法；2. 掌握虚拟内存的原理，了解分页、分段等内存管理技术；3. 了解操作系统中内存保护、共享、碎片处理等相关问题。

技能目标：1. 能够运用所学知识，分析并设计简单的内存管理算法；2. 能够通过编程实践，实现基本的内存分配与回收功能；3. 能够运用虚拟内存技术，解决实际问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统中内存管理知识的学习兴趣，激发学生主动探索精神；2. 培养学生的团队协作意识，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的信息安全意识，了解内存管理在操作系统安全中的重要性。

课程性质分析：本课程为操作系统课程设计的一部分，侧重于内存管理方面的知识。

内存管理是操作系统核心功能之一，对于提高系统性能、保障系统安全具有重要意义。

学生特点分析：学生为计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生，具备一定的操作系统基础知识，具备一定的编程能力，但可能对内存管理的深入了解和应用尚有不足。

教学要求：1. 结合实际案例，深入浅出地讲解内存管理的基本原理和方法；2. 采用任务驱动法，引导学生通过实践，掌握内存管理技术；3. 注重培养学生的动手能力和创新能力，提高学生解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 内存管理概述：介绍内存管理的基本概念、任务和目标；- 教材章节：第2章 内存管理概述- 内容：内存分配、回收原理，内存保护、共享机制。

2. 内存管理技术：讲解物理内存管理和虚拟内存管理技术；- 教材章节：第3章 内存管理技术- 内容：分页管理、分段管理、段页式管理，内存碎片处理。

3. 内存管理算法：分析常见的内存分配和回收算法；- 教材章节：第4章 内存管理算法- 内容：首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法等。

4. 操作系统内存管理实例分析：结合具体操作系统，分析其内存管理实现；- 教材章节：第5章 操作系统内存管理实例- 内容：Linux内存管理、Windows内存管理。

一、课程设计的原始资料及依据查阅有关计算机操作系统的教材、实验指导书等资料，进一步熟悉操作系统的基本原理，算法的设计思想。

页式和段式存储管理是操作系统中存储管理中实现离散式存储管理的重要内容。

本设计要求用高级语言编写和调试一个简单的页式和段式存储管理程序。

通过本设计可以加深理解有关页表、段表、进程队列的概念，并体会和了解地址转换。

二、课程设计主要内容及要求1 •认真阅读资料，掌握离散式存储管理的原理和思想。

2 •要求在设计的过程中，建立清晰的层次结构。

3•画出主要的功能结构图和主要算法的流程图。

4. 设计页表和段表结构，实现离散式存储管理功能。

页表通常包括以下信息：页号，块号。

根据调度算法的不同，页表结构的内容可以作适当的增删。

5•实现逻辑地址到物理地址的转换。

6. 建立进程序列。

7. 实现进程的离散式分配。

&运行程序，检查结果是否和理论值一致。

9.环境可以使用Windows. Turbo C环境或Linux。

三、对课程设计说明书撰写内容、格式、字数的要求1. 课程设计说明书是体现和总结课程设计成果的载体，主要内容包括：设计题目、设计目的、设备器材、设计原理及内容、设计步骤、遇到的问题及解决方法、设计总结、参考文献等。

一般不应少于3000字。

2. 在适当位置配合相应的实验原理图、功能模块图、算法流程图等图表进行说明。

应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

3. 设计总结部分主要写本人完成工作简介以及自己的设计体会，包括通过课程设计学到了什么，哪里遇到了困难，解决的办法以及今后的目标。

4. 课程设计说明书手写或打印均可。

手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印时采用A4纸，页边距均为20mm，正文采用宋体小四号字，行间距18 磅。

文中大标题采用黑体小三号字，一级节标题采用黑体四号字，二级节标题采用黑体小四号字，表题与图题采用宋体五号字。

5. 课程设计说明书装订顺序为：封面、任务书、成绩评定表、目录、正文、参考文献。

课程设计课程设计名称：计算机操作系统专业班级：计算机科学与技术学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：操作系统专业课程设计任务书说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页目录一、设计目的为了掌握Linux环境下常用编译工具如gcc/g++/nasm及开源虚拟机bochs 的下载、安装、使用，掌握x86架构下分页式存储管理系统的基本原理,设计一个请求分页式虚拟存储系统。

掌握Linux系统下程序的编写及运行等方面展开实验。

二、设计要求2.1要求熟练掌握sudo apt-get install的用法。

2.2要求能够掌握分页存储管理系统的基本原理。

2.3要求学会在Linux系统下编写程序、执行程序。

三、设计内容3.1运行环境3.1.1虚拟机系统下3.1.2使用Ubuntu下提供的apt-get软件包安装工具安装vim、 g++ 、nasm 、bochs等3.2 2.详细设计1）回顾虚拟页式存储系统：作业分页，内存分块，只有当进程要使请认真阅读readme.txt文件，弄清楚各个文件的作用2）用其虚拟内存时,其对应的数据才装入物理内存。

3）完成frame_pool.H 、frame_pool.C 、page_table.C三个文件，其中page_table.H已经提供，我们需要添加page_table.C,自己设计并实现这些函数。

4）在frame_pool.H定义所需要的数据结构，在frame_pool.C完成这些函数。

添加代码如下所示：class FramePool {private: unsigned long base_frame_no; unsigned long nframes;unsigned long info_frame_no; unsigned char* free_frames;public:static const unsigned char USED -1;static const unsigned char UNUSED -0;static const unsigned int FRAME_SIZE -4096;public:FramePool(unsigned long _base_frame_no,unsigned long_nframes,unsigned long _info_frame_no);5）建立Frame_pool.C文件系统中使用位示图bitmap标识页面是否使用，start_frame表示第一个页面的起始地址（如系统内存池从2M开始），pool_size表示在用户池中页框的总数（如系统内存池的页框从2M~4M，因此共有（4M-2M）/4KB=512个页框）。

《操作系统课程设计》任务书
设计题目：基本分页存储管理的模拟实现
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起来，独立分析和解决实际问题的机会。

●进一步巩固和复习操作系统的基础知识。

●培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。

●提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。

●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。

设计内容：
根据设计要求实现对基本分页存储管理的模拟
设计要求：
1.选择恰当的数据结构表示页表
2.进程名，进程所需页数，进程进行的操作（装入/退出）等操作可有键盘输入，也
可从文件读出。

3.每进行一次进程的装入或者退出操作，就显示出操作执行后内存中各页的分配情
况。

设计结束需提交下列资料：
1、课程设计报告。

报告中至少应包括：相关操作系统的知识介绍，程序总的功能说明、程序各模块的功能说明、程序设计的流程图、源程序清单。

2、源程序和编译连接后的可执行程序文件。

时间安排：
分析设计贮备阶段（1天）
编程调试阶段（7天）
写课程设计报告、考核（2天）。

目录一、课程设计的目的------------------------------------------------ 2二、课程设计的内容及要求--------------------------------------- 2三、实验原理--------------------------------------------------------- 2四、地址换算变换过程结构--------------------------------------- 2五、关键算法实现流程图 ------------------------------------------- 3六、程序代码 ---------------------------------------------------------- 4七、运行结果及分析 ------------------------------------------------- 7八、心得体会 ---------------------------------------------------------- 9九、参考文献 ---------------------------------------------------------- 9一、课程设计的目的操作系统课程设计是重要的实践课程，课程开设的目的是让学生学习完《计算机操作系统》课程后，进行一次全面的综合训练，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。

二、课程设计的内容及要求基本分段存储管理系统的设计要求：（1）建立段表（2）设计地址变换机构（3）将变换后的结果显示出来三、实验原理为了实现从进程的逻辑地址到物理地址的变换功能，在系统中设置了段表寄存器，用于存放段首地址，段长和段表长度TL。

首先建立段表，段表内容包括段首地址，段长和段表长度。

课程设计任务书及成绩评定课题名称基本分页存储管理系统的设计Ⅰ、题目的目的和要求：巩固和加深对操作系统(OS)原理的理解，初步掌握操作系统组成模块和应用接口的使用方法，提高进行工程设计和系统分析的能力；通过选做上面的课题，实现OS最基本模块的管理功能，重点放在数据结构设计、文档规范化和程序设计风格。

Ⅱ、设计进度及完成情况Ⅲ、主要参考文献及资料[1] 汤子赢等. 计算机操作系统（第二版）.西安电子科技大学出版社,2006.8[2] 冯耀霖等. 操作系统，西安电子科技大学出版社.1992[3] 谭耀铭. 操作系统.中国人民大学出版社,2003.4[4] 任爱华操作系统实用教程清华大学出版社，2001[5] 张尧学史美林计算机操作系统教程（第2版）清华大学出版社2000Ⅳ、成绩评定：设计成绩：（教师填写）指导老师：（签字）二○○八年六月二十七日目录第一章概述 (1)第二章系统分析 (2)第三章系统设计 (3)第四章程序设计流程图或N-S图 (5)第五章源程序清单 (8)第六章调试过程中的问题及系统测试情况 (14)第七章结束语 (16)第一章概述课程设计是实践性教学中的一个重要环节，它以某一课程为基础，可以涉及和课程相关的各个方面，是一门独立于课程之外的特殊课程。

课程设计是让同学们对所学的课程更全面的学习和应用，理解和掌握课程的相关知识。

《计算机操作系统》一门重要的专业课，是开发操作系统和软件系统的理论和应用基础。

存储器是计算机系统的重要组成部分。

近几年，虽然存储器的容量一直在不断的扩大，价格也越来越便宜，但是仍然不能满足现代软件发展的需要。

因此存储器仍是一种宝贵的资源。

因此尽可能的方便用户和提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡是存储器管理的主要任务。

存储器管理应具有内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充等功能。

本设计的目的是熟悉存贮器管理系统的设计方法；加深对所学基本分页存储管理方案的了解；设计地址变换机构，并将变换后的结果显示出来。

石家庄经济学院华信学院操作系统课程设计报告
(学院)系: 华信学院
专业: 计算机科学与技术
姓名:
班级: 09级3班
学号: 40941708032
指导教师: 孟永刚
2012年6 月22 日
图5 先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断模块四、程序运行结果
源程序代码链接：虚拟存储器.cpp
1.执行程序后初始化的窗口截屏如图6：
图6 初始化的窗口
2.输入1后的窗口截屏如图7所示：
图7 输入1后的窗口
3.输入的页号为0，输入的单元号为70，输入有后继指令，结果截屏如图8所示：
图8 输入已在主存中的作业
4. 输入的页号为4，输入的单元号为53，输入无后继指令，结果截屏如图9所示：
图9 输入未在主存中的作业
5. 输入2后的初始窗口截屏如图10所示：
图10 输入题目2的初始化窗口
6. 输入的页号为0，输入的单元号为70，输入存指令，输入无后继指令，结果截屏如图11所示：
图11 输入新指令
7. 输入的页号为4，输入的单元号为53，输入存指令，输入有后继指令，结果截屏如图12所示：
图12 输入新指令
8. 输入的页号=5，输入的单元号=23，输入非存指令，输入无后继指令，结果截屏如图13所示：
图13 输入新指令。

《操作系统》课程实验报告实验名称：基本分页存储管理姓名：学号：地点：指导老师：专业班级：软件外包11-01一、实验目的：1、熟悉并掌握基本分页存储管理的思想。

2、熟悉并掌握基本分页存储管理的分配和回收方式，并能够模拟实现。

二、实验内容：用高级语言模拟实现基本分页存储管理，要求：1、内存空间的初始化——可以由用户输入初始内存空间各个物理块情况。

（用二维矩阵的方式按物理块号，逐行给出每个物理块的状态，1——表示已分配，0——表示未分配，并能够将行标、列标转换为对应的物理块号，以查看或修改每一个块的状态，要求：初始时部分物理块已分配）2、基本分页的分配过程：由用户输入作业号和作业的大小（这里的大小是逻辑页面数），实现分配过程：空间充足，分配，修改状态矩阵的相应位置的值（值由0转变为1），并用专门的数据记录下该作业占用的物理块的块号，以备删除作业时回收空间。

3、作业空间的的回收：用户输入作业号，实现分区回收（通过相应的数据结构找到该作业占有的物理块号，将块号转变成对应的行标、列标，将对应位置的值由1转变成0就完成了回收）4、分区的显示：任何时刻，可以查看当前内存的情况（显示记录内存情况的矩阵的值）5、要求考虑：（1）内存空间不足的情况，要有相应的显示；（2）作业不能同名，但是删除后可以再用这个名字；（3）作业空间回收是输入作业名，回收相应的空间，如果这个作业名不存在，也要有相应的提示。

三、实验代码#include "stdio.h"#include "stdlib.h"int Block[10][10];int EachBlock[100][100];int AvailCount=0;typedef struct Page{int IDnum;int BlockSum;struct Page *next;}Page;Page *page=NULL;void init(){for(int i=0;i<10;i++)for(int j=0;j<10;j++){Block[i][j]=(int)rand()%2;if(Block[i][j]==0)AvailCount++;}for(int m=0;m<100;m++)for(int n=0;n<100;n++)EachBlock[m][n]=0;}void Create() //创建进程{int num,blockcount;Page *p,*q;p=page;printf("输入进程号:");scanf("%d",&num);while(p!=NULL){if(p->IDnum!=num)//判断是否已存在p=p->next;else{printf("该进程已存在并分配了物理块,重新输入:\n");scanf("%d",&num);p=page;}}printf("输入该进程所需要的物理块数目:");scanf("%d",&blockcount);if(blockcount>AvailCount)printf("内存物理块不足,不能完成分配!\n");else{q=new Page;q->IDnum=num;q->BlockSum=blockcount;q->next = NULL;int k=0;for(int i=0;i<10;i++)for(int j=0;j<10;j++)if(Block[i][j]==0&&q->BlockSum>k){Block[i][j]=1;k++;for(int m=0;m<100;m++)for(int n=0;n<100;n++)if(m==q->IDnum)EachBlock[m][i*10+j]=1;AvailCount--;}if(page==NULL){page=q;printf("分配成功!");}else{p=page;while(p->next != NULL)p = p->next;p->next=q;printf("分配成功!");}}}void Display() //输出物理块使用情况{Page *p;p=page;printf("内存物理块使用情况:\n");for(int i=0; i<10; i++){for(int j=0;j<10;j++)printf(" %d ",Block[i][j]);printf("\n");}printf("还有%d 个物理块未使用",AvailCount);printf("\n************各进程信息**************\n");printf("进程号\t 物理块数目\t物理块分布\n");while(p != NULL){printf("%4d\t%5d\t\t",p->IDnum,p->BlockSum);for(int i=0;i<100; i++)for(int j=0;j<100;j++)if(p->IDnum==i&&EachBlock[i][j]==1)printf("%d,",j+1);printf("\n");p = p->next;}}void Revoke() //回收进程{int num;Page *pre,*ptr;printf("输入要回收的进程号:");scanf("%d",&num);pre=page;ptr=pre;while(ptr!=NULL){if(ptr->IDnum==num)break;else{pre=ptr;ptr=ptr->next;}}if(ptr==NULL)printf("\n该进程不存在!\n");else{AvailCount+=ptr->BlockSum;for(int i=0;i<100;i++)for(int j=0;j<100;j++)if(ptr->IDnum==i&&EachBlock[i][j]==1)Block[j/10][j%10]=0;if(ptr==page){page=ptr->next;delete ptr;printf("该进程回收成功!");}else{pre->next=ptr->next;delete ptr;printf("该进程回收成功!");}}}void main() //主函数{int i;init();while(1){printf("\t ********************************************\n");printf("\t **************基本分页存储管理**************\n");printf("\n\t\t1>内存分配\t\t");printf("2>内存回收\n");printf("\t\t3>输出内存\t\t");printf("0>退出程序\n");printf("\t\t选择操作: \n");printf("\t ****************共一百个物理块**************\n");printf("\t ********************************************\n");scanf("%d",&i);switch(i){case 1:Create();break;case 2:Revoke();break;case 3:Display();break;case 0:exit(0);break;default:printf("\t\t输入有误,重新输入!");}}}四、实验结果五、实验总结这次试验的内容是模拟基本分页存储管理，本程序主要实现了对内存空间进行初始化，按照作业所需物理块数目对其进行空间分配，进程执行完毕后对其所占用的物理空间进行回收。

操作系统的基本分页存储管理方式操作系统中的分页存储管理是一种常见的内存管理方式，它将进程的地址空间划分为固定大小的页面，并将页面映射到物理内存的不同位置。

这种方式能够有效地管理内存资源，并提高系统的性能。

下面将详细介绍操作系统中的基本分页存储管理方式。

分页存储管理是将进程的内存划分为大小相等的固定大小的页面，与物理内存的页面大小相同。

通常，每个页面的大小为4KB或者8KB。

在分页存储管理中，每个进程的地址空间被划分为多个页面，每个页面都有一个唯一的页面号或索引。

这样，进程的地址空间可以通过页面号来访问。

在分页存储管理中，操作系统维护了一个页表，用于记录每个页面在物理内存中的位置。

页表中的每一项被称为页表项，它包含了页面号和物理内存地址之间的映射关系。

当一个进程访问或修改某个页面时，操作系统将根据页表查找页面在物理内存中的位置，并将该页面加载到内存中进行访问。

如果页面不在内存中，就会发生缺页中断，操作系统会将缺失的页面从硬盘上加载到内存，并更新页表。

分页存储管理方式的核心概念是页面的概念。

页面是一个连续的地址空间块，大小固定。

进程的地址空间被划分为多个页面，每个页面都有一个唯一的页面号。

页面的大小相同，这样能够简化内存管理和页面调度的工作。

页面之间是相互独立的，可以独立地加载和替换。

这种方式提供了更高的内存利用率和灵活性。

分页存储管理方式具有以下优点：1.内存利用率高：由于页面的大小固定，可以更好地利用内存空间。

如果一个进程的部分页面不用，可以将这些页面换出到磁盘上，从而腾出更多的内存空间给其他进程使用。

2.地址空间连续性：分页存储管理方式使得进程的地址空间在逻辑上是连续的。

每个页面的大小相同，页面之间没有空隙。

这样使得进程的地址空间更加规整和易于管理。

3.页面替换灵活：当物理内存不足时，操作系统可以通过页面替换算法将一些页面从内存中换出，从而为其他页面腾出空间。

由于页面的大小相同，可以更加灵活地选择被替换的页面。

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河南城建学院《操作系统》课程设计说明书设计题目: 存储管理专业：计算机科学与技术指导教师: 邵国金、薛冰、郭猛班级： 0814102学号： 081410219姓名：李二萌同组人：杨森林、杨鹏飞、王伟超计算机科学与工程系2013年 01 月 10 日前言本模拟系统实现了先进先出页面淘汰算法（FIFO)、最近最少使用LRU页面淘汰算法、最近未使用算法NUR、最少访问页面算法LFU和最佳淘汰算法OPT.同时系统可以随意设置当前分配给作业的物理块数。

系统运行时,任意输入一个页面访问序列,可以设定不同的页面置换算法和物理块数,输出其页面淘汰的情况,计算其缺页次数和缺页率。

系统结束后，比较同一个页面访问序列，可以得出在不同的页面置换算法和物理块数的情况下,其产生的缺页次数和缺页率.使用FIFO算法，由于测试数据相同的页面比较少，所以采用FIFO算法时，需要置换的页面多，比较繁琐，没有优化效果，所以FIFO算法性能不好.使用LRU的算法，此组数据显示LRU的算法使用比较繁琐,总的来说，NUR、LFU、LRU算法介于FIFO和Optimial之间。

通过系统模拟得出，optimal算法的性能高，LRU、NUR、LRU算法的性能次之，FIFO的算法性能最差，较少应用；由于optimal算法在实际上难于实现，所以实际应用一般用LRU算法.本设计的目的是是熟悉存储管理的设计方法，加深对请求分页式存储管理的认识。

操作系统课程设计(完整规范版)一、引言操作系统是计算机系统的核心软件，它管理计算机的硬件资源，为应用程序提供运行环境。

本课程设计旨在通过实践，加深学生对操作系统原理的理解，提高学生的编程能力和系统设计能力。

二、课程目标1. 理解操作系统的基本原理和功能。

2. 掌握进程管理、内存管理、文件系统等核心模块的设计和实现。

3. 熟悉操作系统调度的基本算法。

4. 提高学生的编程能力和系统设计能力。

三、课程内容1. 操作系统概述操作系统的定义、功能和发展历程操作系统的基本组成和结构操作系统的类型和特点2. 进程管理进程的定义、状态和转换进程控制块（PCB）的结构和作用进程同步与互斥进程通信进程调度算法3. 内存管理内存管理的目标连续内存管理技术非连续内存管理技术页面置换算法4. 文件系统文件系统的定义和功能文件的结构和类型文件存储空间管理文件目录管理文件操作5. I/O系统I/O系统的功能和组成 I/O设备管理I/O调度算法缓冲管理6. 系统调用系统调用的定义和类型系统调用的实现机制常用系统调用分析7. 实验与课程设计实验目的和要求实验内容和步骤课程设计题目和要求课程设计报告格式四、课程考核1. 平时成绩（30%）：包括课堂表现、实验报告和作业完成情况。

2. 实验成绩（30%）：包括实验操作和实验报告。

3. 课程设计成绩（40%）：包括设计报告、代码实现和答辩表现。

1. 《操作系统概念》作者：亚伯拉罕·西尔伯斯查茨等2. 《现代操作系统》作者：安德鲁·S·塔嫩鲍姆3. 《操作系统导论》作者：威廉·斯托林斯六、附录1. 课程设计报告模板2. 实验报告模板3. 课程设计答辩评分标准七、课程安排1. 理论学习操作系统概述（2课时）进程管理（4课时）内存管理（4课时）文件系统（4课时）I/O系统（2课时）系统调用（2课时）2. 实验与课程设计进程管理实验（2课时）内存管理实验（2课时）文件系统实验（2课时）I/O系统实验（2课时）课程设计（8课时）课程考核（2课时）八、实验与课程设计指导1. 实验指导进程管理实验：通过模拟进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等操作，理解进程管理的原理。

操作系统课程设计（内存管理）班级：学号：姓名：指导老师：一、设计目的操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。

本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统开发的基本技能。

二、设计题目操作系统模拟软件的设计与开发三、设计内容（内存部分）模拟各种内存分配算法及回收过程，并能动态演示。

结合进程调度算法，能为进程模拟分配内存，并设计一个跟踪该内存模拟分配的进程或线程，记录内存分配的结果四、设计的步骤（内存部分）1．总体设计：①存储管理：功能描述：存储管理负责完成对内存存储器的地址转换，采用最优适应算法完成对内存储器进行分配与去配，解决多用户对内存储器的共享和保护，通过软件手段，实现对内存储器容量的扩充。

简要描述：可变分区管理方式预先不将内存划分成几个区域，而将内存除操作系统占用区域外的空间看作一个大的空闲区。

存储管理部分，系统为提供了存储管理界面，用户可以实现内存空间的管理、内存分配、内存回收和存储保护操作。

事件流当用户请求管理内存分配时，启用该用例，系统显示内存分配,内存回收和内存存储保护。

当用户请求内存分配时，系统执行内存的分配；当用户内存使用完成后，系统执行内存的回收。

内存分配出现问题时，需要执行对内存储器的保护。

用例图子用例图②内存空间的分配功能描述：源程序经过编译、链接、并装入内存后才能运行。

内存空间的分配即对内存空闲区的分配。

简要描述：可变分区管理方式预先不将内存划分成几个区域，而将内存除操作系统占用区域外的空间看作一个大的空闲区。

当作业要求装入内存时，根据作业需要内存空间的大小查询内存内各个空闲区，当内存空间中找到一个大于或等于该作业大小的内存空闲区时，选择其中一个空闲区，按作业需求量划出一个分区装入该作业。

事件流当用户请求管理内存回收时，启用该用例，系统显示内存分配,内存回收和内存存储保护。