毕业论文存储器管理课程设计.doc

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1、山东理工大学课 程 设 计（计算机操作系统）院 系 计算机学院 专 业 计算机科学与技术姓 名 指导教师 二五 年 六 月二十二日课程设计任务书 计算机学院 院（系） 计算机科学与技术 专业 课题组学生姓名 班级 学号 课题名称 存储器管理设计 、题目的目的和要求：本课程设计的目的是使学生熟悉存储器管理系统的设计方法。加深对所学各种存储器管理方案的了解；要求采用一些常用的存储器分配算法，设计一个存储器管理模拟系统并调试运行。模拟环境应尽量接近真实。、设计技术要求与数据：巩固和加深对操作系统原理的理解，提高系统设计的能力；通过应用，提高程序设计能力，本课程设计对应用方面只作一般要求，选做不同的功

2、能模块，重点放在数据结构设计、文档规范化和程序设计风格,写出易读、易懂的程序。技术要求： (一)源程序文件 (1)符号名的命名:这包括变量名、文件名、程序名、模块名、过程文件名等。命名不主张用A、B、A1、A2等为文件名，而从易于识别和理解的要求出发，使用一些有实际意义的标识符，如: fork(); exit(); sleep(); wakeup()等。 (2) 程序中的注释行: 夹在源程序中的注释行能帮助读者理解程序，绝不是可有可无的，注释是源程序文件必不可少的一部分。 要求在程序开头有序言性注释，有关的项目如下: 程序的标题(文件名等) 目的、功能 调用形式，参数含义 输入数据 输出数据

3、调用的过程或过程文件 其它类型的文件名称(数据文件、索引文件、格式文件等) 作者 审查调试 日期 (3)空行和缩格 自然的程序段用空行隔开，分支嵌套和循环嵌套要层次分明。如 C语言程序： if (条件) (语句组); else if (条件) (语句组); else (语句组); (二)数据说明 适当用说明方式: /* */如对变量所赋数据的类型加以说明，以便核对和查找。 (三)语句结构 程序的清晰性是最重要的目标，语句应写的简明，直接了当，不要在语句中使用“技巧”。因为这会给调试过程带来不必要的麻烦，复杂的表达式用括号表示运算的优先次序，以免造成误解。没有程序的简明性和清晰性，就不能保证程序

4、的可靠性和正确性。另外， 尽可能利用现成函数，减少临时变量，避免用浮点数(如1.2E4)比较。 (四)输入和输出 输入和输出是与用户的使用直接相关的。输入、输出的方式和格式应尽可能方便用户， 一个程序的输入格式尽可能统一; 但提示要明确和具备捕获错误及处理的能力。数据结构：const int pagesize=1024; const int blocknum=3; int blockblocknum; int pgblocknum;、设计工作起始日期：自二五年 六 月 二十 日起，至二五年 六 月 二十四 日止、进度计划与应完成的工作：日 期内 容6.20 周一选取参考书，查阅有关文献资料，完

5、成课程设计说明书内容1部分。 完成课程设计说明书内容2-4部分6.21 周二上机创建相关数据结构,录入源程序6.22 周三上机调试程序并记录调试中的问题，完成课程设计说明书第5部分。6.23 周四上机系统测试，演示设计成果。6.24 周五整理课程设计说明书，上午11时，由学习委员交课程设计说明书(计算机科学系9#213或直接交给指导教师)、主要参考文献、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，19962. 汤子赢等，计算机操作系统（新第一版），西安电子科技大学出版社19963. 冯耀霖等，操作系统，西安电子科技大学出版社，19924. 汤子瀛主编. 计算机操作系

6、统.西安:西安电子科技大学出版社,2002.95. 张尧学,史美林. 计算机操作系统教程.北京:清华大学出版社,1995,26. 刘乃琦等. 操作系统原理及应用.北京:经济科学出版社,1996.5指导教师： 学科部主任 二 年 月 日课程设计评语及成绩评定、课程设计篇幅： 图 纸 数 量 张 设计说明书 页、指导教师的评语： 指导教师 年 月 日、成绩评定： 设计成绩 教学院长（主任）： （签字）二 年 月 日 目 录第一章 概述第二章 系统分析第三章 系统设计第四章 程序设计流程图或N-S图第五章 源程序清单第六章 调试过程中的问题及系统测试情况第七章 结束语第一章 概述操作系统课程设计是计

7、算机科学与技术专业的主要实践性教学环节。在进行了专业基础课和操作系统课程的基础上，设计或分析一个实际的操作系统旨在加深对计算机硬件结构和系统软件的认识，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，为毕业设计和以后的工程实践打下良好的基础。 存储器管理的主要任务是为多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率以及能从逻辑上扩充内存。 存储器管理的主要对象是内存，本设计主要针对进程读入内存中的过程模拟存储器管理系统。涉及到程序的装入、内存空间的分配方式以及进程的换出与换入和页面置换算法（本设计的页面置换算法为先进先出FIFO算法）。第二章

8、 系统分析 在多道程序环境下，要使程序运行，必须先为之创建进程。而创建进程的第一步是将程序和数据装入内存。存储器实现的功能主要是内存分配等功能，本模拟系统所要实现的就是将进程的程序和数据装入内存（物理块）。具体需要实现的功能如下：1、 读入进程大小，进行分页，确定每一页的指令地址范围；2、 读入一个指令，确定其所在页面，读入内存物理块中。物理块空闲直接读入，物理块已满，指向下步操作。3、 物理块已满，将要淘汰原来首先进入到内存中的页面，即换出；然后将现在的指令地址页面读入物理块中，即换入。4、 能够显示分配的页面的状态信息，包括地址范围和读入的内存物理块号（未读入与读入的区别显示），页面是否在

9、主存中。5、 显示内存分区即物理块号的使用状况。第三章 系统设计 本系统实现的功能比较简单，主要包括以下几个数据结构方面：1、 输入进程大小划分页面。求页面数利用进程与每一页面的大小计算和求余函数add()，基本信息输出print()函数。页面的初始信息包括页号、页面的指令地址范围、读入物理块号（初始均设定为-1）、读入内存状态。 int add(int m,int n) /判断是否在物理块的最后一位,要不要加1 if(m%n) /不能整除,有余数，则需加1 return 1; else /刚好能整除 return 0;2、 指令页面读入物理块。该部分要包括空闲物理块的查询freebno（）函

10、数，装入物理块号load（）函数，物理块指针自加inc()函数。指令读入，查询内存中是否有空闲的物理块，有则直接读入，同时物理块号指针自动指向下一个模块，以便下一个指令读入时装入内存。 void load(int b) /装入主存b号物理块 bno=b; status=1; blockb=0; int freebno() /查出空闲的物理块号 int i; for(i=0;iblocknum;i+) if(blocki) return i; /返回空闲的物理块 return i; /没有空闲的物理块,返回的块号溢出3.指令读入时物理块全部占满，需要调用换出out()函数，淘汰原来进入内存的页面

11、，利用FIFO算法，然后装入此事的指令到相应物理块。 void out() /调出主存 status=0; bno=-1; 4.输出页面详细信息。利用程序初始创建的page类函数定位到每个页面，查询其状态输出其详细信息即print()函数内的具体内容。 void print() cout页号:pno 地址范围:pagesize*pno+1pagesize*(pno+1) 物理块号:bno 状态:; if(status) cout在主存endl; else cout在辅存endl; 3、 内存物理块的占用信息。 int blockblocknum; /存放物理块状态的数组,1为空闲,0为不空闲i

12、f(blocki) cout 空闲endl; else cout 占用 ; int a=pgi;第四章 程序设计流程图或N-S图第五章 源程序清单/存储器管理系统设计#includeconst int pagesize=1024; /页面大小const int blocknum=4; /系统分配的物理块数int blockblocknum; /存放物理块状态的数组,空闲时为1,不空闲时为0int pgblocknum; /存放物理块中的页号class page int pno; /页号 int bno; /物理块号 int status; /页的状态,1为在主存,0为在辅存 static in

13、t n; /表态成员,为实现页的编号public: page() /构造函数 pno=n+; /编号 bno=-1; /不在任何物理块中 status=0; /初始值 int getstatus() return status; int getbno() return bno; int getpno() return pno; void print() cout页号:pno 地址范围:pagesize*pno+1pagesize*(pno+1) 物理块号:bno 状态:; if(status) cout在主存endl; else cout在辅存endl; void load(int b) /装

14、入主存b号物理块 bno=b; status=1; /装入主存页号为1 blockb=0; /数组状态不空闲 /调出主存，用于页面置换 void out() status=0; bno=-1; /相应页对应物理块号变为初始值 ;int page:n=0; /初始化页号int freebno() /查出空闲的物理块号 int i; for(i=0;i=0&tblocknum-1) t+; else if(t=blocknum-1) t=0; else cout出错!endl;/判断是否在物理块的最后一位,是否加1int add(int m,int n) if(m%n) /不能整除,有余数，则需加

15、1 return 1; else /刚好能整除 return 0;void main() int j; for(j=0;jblocknum;j+) /初始化,物理块都置为空闲 blockj=1; pgj=-1; int i,set; int process_size,pagenum,address,pageNO; page *p; int next=0; /下一个该替换的物理块号 cout*存储器管理模拟系统*endl; cout请输入进程的大小(注意：仅为数据有效):process_size; pagenum=process_size/pagesize+add(process_size,pa

16、gesize); cout进程的页数为:pagenumendl; p=new pagepagenum; /new动态分配空间 cout各页面状态如下:endl; for(i=0;ipagenum;i+) pi.print(); while(1) cout-endl; cout1.指令地址信息读取 2.输出程序所用页面信息 3.快表信息 0.退出endl;coutendl;cout请选择相应操作:set; switch(set) case 1: cout请输入要读入的指令地址:address; if(address0) cout您所输入的是负数，不符合要求。process_size) cout您

17、输入的数据太大，不符合要求。endl; break; elseif(addresspagesize)pageNO=0; /判定指令地址页面号 else pageNO=address/pagesize+add(address,pagesize)-1; /因为数组从0开始计数,故减1 if(ppageNO.getstatus() /判断是否在主存 cout此模块已在主存中.endl; ppageNO.print(); else cout此模块在辅存中,调入主存.=0&fnoblocknum) /有空闲物理块 ppageNO.load(fno); cout装入页框表，查询并放入空闲物理块:fnoen

18、dl; pgfno=pageNO; ppageNO.print(); /物理块已满，执行淘汰操作 else cout页框已满,淘汰物理块:next 中的原有页面 pgnextendl; for(i=0;ipagenum;i+) if(pi.getstatus()&pi.getbno()=next) pi.out(); /换出 ppageNO.load(next); /装入 pgnext=pageNO; ppageNO.print(); inc(next); /next自加,指向下一个即将换出的块 break; case 2: for(i=0;ipagenum;i+) pi.print(); b

19、reak; case 3: for(i=0;i4;i+) couti:; if(blocki) cout 空闲endl; else cout 占用 ; int a=pgi; cout页号:a 地址范围:pagesize*a+1pagesize*(a+1)endl; break; case 0: delete p; /释放资源 return; default:cout非法操作，请根据提示选择 1、2、3或0操作 endl; 第六章 调试过程中的问题及系统测试情况 调试过程中主要遇到的问题有以下几个方面：1、 调用print()函数时程序应用过程中出现的status状态显示页面号是否读入主存中。2

20、、 常规语法错误，如类定义page的最后结束符需要“;”。3、 变量的定义出现问题，如开始固定的页面大小与物理块数，需要用C+中的const定义常量赋值。系统执行情况：1、输入进程：2、读入指令地址：3、内存物理块已满，淘汰原页面：4、输出信息以及快表信息（物理块状态）： 第七章 结束语存储器是计算机系统的重要组成部分。近年来，存储器容量虽然一直在不断扩大，但仍不能满足现代软件发展的需要，因此，存储器仍然是一种宝贵而又紧张的资源。如何对它加以有效的管理，不仅直接影响存储器的利用率，而且还对系统性能有重大影响。存储器设计的主要内容是程序装入内存的过程，程序的装入有绝对装入方式和可重定位装入方式，

21、动态运行时装入方式。内存分区的连续分配方式则有单一分配方式、固定分区分配（包括分区大小相等和大小不等方式）和动态分区分配。本设计系统主要面要用户的进程进行分区页面装入内存无力块当中。对于系统来说，内存页面大小和物理块是固定的，因此涉及到物理块的分配属于可重定位方式，而物理块分配满了对于新的页面的装入涉及到页面置换算法，本系统采用FIFO先进先出算法，该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择进入内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。通过该设计，我学会了存储器的管理内容，利用C+语言实现进程装入内存的的过程，同时也对存储器管理的多种装入方式及内存分区有了更深的了解，特别是页面置换算法的应用。但也应看到

22、对于实际的存储器应用还有很多地方不能实现真实，在今后的学习中应对所学知识做更深入的挖掘，对于各种算法应用更好的利用。同时也感谢老师在课程设计过程中给予的算法及程序出现不可实现的地方的指导，以使设计的顺利完成。相信在以后的学习和实际应用知识过程中，我将获得更多。参考文献:1汤子瀛主编.计算机操作系统.西安:西安电子科技大学出版社,2002.92张尧学,史美林.计算机操作系统教程.北京:清华大学出版社,1995,23刘乃琦等.操作系统原理及应用.北京:经济科学出版社,1996.54Abraham Silberschatz. Applied Operating System Concepts. 北京:高等教育出版社,2002.45张海藩.软件工程.北京：人民邮电出版社，2002.36吕军等.Visual C+与面向对象程序设计教程.北京：高等教育出版社，2000.7