操作系统实验四 - 图文

山东英才学院

计算机电子信息工程学院实验报告

成绩________

课程名称 计算机操作系统 指导教师 实验日期 院（系） 专业班级 实验地点 学生姓名 学号 实验项目名称 实验四 存储管理设计

一、实验目的和要求 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、实验原理 （一）请求页式存储管理的实现原理。 请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成大小相同的页，将存储地址空间分块，页和块的大小相等，通过页表进行管理。页式系统的逻辑地址分为页号和页内位移量。页表包括页号和块号数据项，它们一一对应。根据逻辑空间的页号，查找页表对应项找到对应的块号，块号乘以块长，加上位移量就行成存储空间的物理地址。每个作业的逻辑地址空间是连续的，重定位到内存空间后就不一定连续了。 （二）三种页面置换算法的实现思想。 FIFO算法总是淘汰最先调入主存的页面，即淘汰在主存中驻留时间最长的页面，认为驻留时间最长的页不再使用的可能性较大。 LRU算法淘汰的页面是最近一段时间内最久未被访问的那一页，它是基于程序局部性原理来考虑的，认为那些刚被使用过的页面可能还要立即被使用，而那些在较长时间内未被使用的页面可能不会立即使用。 OPT算法，当要调入一页而必须淘汰旧页时，应该淘汰以后不再访问的页，或距现在最长时间后要访问的页面。 三、主要仪器设备或材料 WindowsXP和CV++6.0集成开发环境 四、实验方法与步骤（可加附页） （一）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。 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条至第9条指令为第0页；第10条至19条指令为第1页；…第310条至319条指令为第31页。 3.计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。 (1) 先进先出算法（FIFO） (2) 最近最少使用算法（LRU） (3) 最佳使用算（OPT） 命中率＝１－页面失效次数／页地址流长度 本实验中，页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所对应的页不操作系统实验四 存储管理设计 第 1 页 共 10 页

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在内存的次数。 （二）思路 关于随机数的产生办法。首先要初始化设置随机数，产生序列的开始点，例如，通过下列语句实现： srand ( 400 ) ； (1) 计算随机数，产生320条指令序列 m＝160； for (i＝0；i＜80；i++＝ { j＝i﹡4； a[j]＝m； a[j+1]＝m+1； a[j+2]＝a[j] ﹡1.0﹡ rand( )/32767； a[j+3]＝a[j+2]+1 m＝a[j+3]+(319-a[j+3]) ﹡1.0﹡rand( )/32767； } (2) 将指令序列变换成为页地址流 for ( k＝0；k＜320；k++) { pt＝a[k]/10； pd= a[k]； … } (3) 计算不同算法的命中率 rate＝1-1.0﹡U/320 ； 其中U为缺页中断次数，320是页地址流长度。 (4) 输出格式 k fifo 1ru 4 0.23 0.25 … 32 1.0 1.0 五、实验数据记录、处理及结果分析 实验的源代码及结果见附页 六、讨论、心得 对不同算法的性能进行评价。 FIFO算法较易实现，对具有线性顺序特征的程序比较适用，而对具有其他特征的程序则效率不高，此算法还可能出现抖动现象（Belady）异常。LRU算法基于程序的局部性原理，所以适用用大多数程序，此算实现必须维护一个特殊的队列——页面淘汰队列。OPT算法虽然产生的缺页数最少，然而，却需要预测程序的页面引用串，这是无法预知的，不可能对程序的运行过程做出精确的断言，不过此理论算法可用做衡量各种具体算法的标准。 操作系统实验四 存储管理设计 第 2 页 共 10 页

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计算机电子信息工程学院实验报告（附页）

设计算法源码：

#include #include #include #include #define Myprintf printf(\表格控制*/

#define bsize 4 //物理块大小 #define psize 16 //进程大小 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[bsize]; /*内存单元数*/

int c[bsize][psize]; /*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*/ int phb[bsize]={0}; //物理块标号 int pro[psize]={0}; //进程序列号

int flag[bsize] = {0}; //进程等待次数(存放最久未被使用的进程标志) int i = 0, j = 0,k = 0; //i表示进程序列号,j表示物理块号 int m = -1, n = -1; //物理块空闲和进程是否相同判断标志 int max = -1,maxflag = 0; //标记替换物理块进程下标 int count = 0; //统计页面缺页次数

//**************************************************************//

//**************************************************************//随机产生序列号函数 //************************************************************** int* build() {

printf(\随机产生一个进程序列号为：\\n\ int i = 0;

for(i=0; i

pro[i] = 10*rand()/(RAND_MAX+1)+1; printf(\ }

printf(\ return(pro); }

//**************************************************************//查找空闲物理块 //**************************************************************

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int searchpb() {

for(j=0; j

if(phb[j] == 0) {

m = j;

return m; break; } }

return -1; }

//**************************************************************//查找相同进程 //************************************************************** int searchpro() {

for(j = 0; j < bsize; j++) {

if(phb[j] == pro[i]) {

n = j; return j; } }

return -1; }

//**************************************************************//初始化内存 //************************************************************** void empty() {

for(i=0;i

count=0; //计数器置零 }

//**************************************************************//先进先出页面置换算法 //************************************************************** void FIFO() {

for(i = 0; i

m=searchpb(); n=searchpro(); //找flag值最大的

for(j = 0; j < bsize;j++)

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{

if(flag[j]>maxflag) {

maxflag = flag[j]; max = j; } }

if(n == -1) //不存在相同进程 {

if(m != -1) //存在空闲物理块 {

phb[m] = pro[i]; //进程号填入该空闲物理块 count++; flag[m] = 0;

for(j = 0;j <= m; j++) {

flag[j]++; }

m = -1; }

else //不存在空闲物理块 {

phb[max] = pro[i]; flag[max] = 0;

for(j = 0;j < bsize; j++) {

flag[j]++; }

max = -1; maxflag = 0; count++; } }

else //存在相同的进程 {

phb[n] = pro[i];

for(j = 0;j < bsize; j++) {

flag[j]++; }

n = -1; }

for(j = 0 ;j < bsize; j++) {

printf(\

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