操作系统实验报告-存储管理的模拟实现

淮海工学院计算机工程学院

实验报告书

课 程 名： 《操作系统原理》 题 目： 实验三：虚拟存储器管理 学 号： 姓 名：

评语： 成绩： 指导教师： 批阅时间： 年 月 日 一、设计目的：

通过实验，掌握常用页面置换算法(OPT,FIFO,LRU,LFU)的运行机理，运用以前所学的知识，编程实现对各算法的模拟。

二、设计要求：

运用所学的知识，编程实现各算法，实现平台不限。本次实验共计四课时，前两课时要求对各页面置换算法有较为深入的了解，着手进行程序编制，作出大致的程序框架；后两次课中，主要是程序的调试、实验报告的完善与修改等。

三、实验结果分析

1）代码：

1、OPT算法java实现）核心代码段：实验判断是否有缺页

public void Opt() {

int m_absent;// 缺页数 double m_absentf;// 缺页率 double m_changef;// 命中率

int mym[];// 存放物理块中现有的页面号 int myb[];

int as = 0;// 置换页面数 myb = new int[n]; int m1 = 0, a;

boolean x; // 页面是否需要置换 String str2, str1,str3;

String m_list = \置换算法 被替换\ mym = new int[m];

for (int i = 0; i < n; i++) { str1 = \ str2 = \ str3=\ x = true;

for (int k = 0; k < m; k++) { if (myt[i] == mym[k])// 判断物理块中的页面是否与当前页面相等

{

x = false;// 判断物理块中是不是有跟当前须替换的页面 m1++; break; } } if (x) { int c = 0, d; if ((i - m1) < m) { a = i - m1;

} // 当前物理页面未填满时直接装入 else {

for (int k = 0; k < m; k++) { for (int h = i; h < n; h++) {

if (mym[k] == myt[h])// 判断物理块中的页面是否与未来页面相等

{ myb[k] = h; break; if (h == n - 1) myb[k] = n;

} } d = myb[0]; for (int h = 0; h < m; h++) {

if (d < myb[h]) { d = myb[h]; c = h; } }

a = c; // 找出物理块中未来最久将不被使用的页面号 } str3=String.valueOf(mym[a]);

mym[a] = myt[i];// 将其替换 as++; }

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

}

int b;

if ((as - m) <= 0) {

m_changef = 0; } else {

b = mym[j];

str2 = String.valueOf(b); str1 = str1 + \ }

m_list = m_list + \+ str1+\ \

}

m_absent = as;

m_absentf = (double) as / n;

m_changef (double)(1-m_absentf); }

=

2、FIFO算法java实现）核心代码段：实验判断是否有缺页

public void FIFO() {

int m_absent;// 缺页数 double m_absentf;// 缺页率 double m_changef;// 命中率

int mym[];// 存放物理块中现有的页面号 int m1 = 0, r;

int as = 0;// 置换页面数 boolean x; // 页面是否需要置换 String str1, str2,str3;

String m_list = \置换算法 被替换\

mym = new int[m]; for (int i = 0; i < n; i++) {

str1 = \

if (x) {

str3= String.valueOf(mym[0]); mym[0] = myt[i];

for (r = 0; r < m - 1; r++) mym[r] = mym[r + 1]; mym[r] = myt[i];

as++; } int b;

for (int j = 0; j < m; j++) { b = mym[j];

str2 = String.valueOf(b);

str1 = str1 + \

m_list=m_list+'\\n'+str1+\ }

m_absent = as;

m_absentf = (double) as / n; if ((as - m) <= 0) { m_changef = 0; } else {

m_changef = (double) (1-m_absentf); }

str2 = \ str3=\ x = true;

for (int k = 0; k < m; k++) { if (myt[i] == mym[k]) {

x = false;// 判断物理块中是不是有跟当前须替换的页面

break; } }

3、LRU算法（java实现）核心代码段：实验判断是否有缺页

public void LRU() {

int m_absent;// 缺页数 double m_absentf;// 缺页率 double m_changef;// 命中率

int mym[];// 存放物理块中现有的页面号 int myb[];

int as = 0;// 置换页面数 myb = new int[n]; int m1 = 0, a;

boolean x; // 页面是否需要置换 String str2, str1,str3;

String m_list = \置换算法 被替换\

mym = new int[m];

for (int i = 0; i < n; i++) { str1 = \ str2 = \ str3=\ x = true;

for (int k = 0; k < m; k++) {

if (myt[i] == mym[k])// 判断物理

块中最久未使用的页面号

} str3= String.valueOf(mym[a]);

mym[a] = myt[i];// 将其替换

myb[a] = 0; for (int k = 0; k < m; k++) { if (k != a)

myb[k] = myb[k] + 1;// 使物理块中的每个未改变页面的时间增一 }

myb[a] = 0; as++; }

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

int b;

块中的页面是否与当前页面相等

{

myb[k] = myb[0];

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

if (j != k)

myb[j] = myb[j] + 1;// 使物理块中的每个未使用页面的时间增一 }

x = false;// 判断物理块中是不是有跟当前须替换的页面

m1++; break; } } if (x) { 直接装入

m; h++) {

{

myb[h];

c = h; } }

a = c; // 找出物理

d

=

if (d < myb[h])

else {

d = myb[0];

for (int h = 0; h <

int c = 0, d; if ((i - m1) < m) {

a = i - m1;

} // 当前物理页面未填满时

b = mym[j];

str2 = String.valueOf(b); str1 = str1 + \ }

m_list = m_list + \ }

m_absent = as;

m_absentf = (double) as / n;

if ((as - m) <= 0) { m_changef = 0;

} else {

m_changef (double)(1-m_absentf); }

=

2）算法分析：

1、OPT算法：最佳算法其选择的淘汰页面，将使以后用不使用的，或者是在长时间内不需要使用的。最佳页面置换算法通常可以保证获得一个最低的缺页率。不过最佳置换算法是一种理想化的算法，它具有最好的性能，但是实际上难以实现。

2、FIFO算法：先进先出算法是一个最直观的算法，但是它性能可能是最差的故而在实际应用也很少使用。先进先出算法是最早出现的置换算法，此算法总是淘汰最先进入的页面，即选择在内存中驻留时间最长的页面淘汰。不过该算法实现比较的简单。

算法思想分析：首先输入内存可用的物理块数m和用户输入的页面号的长度n，然后输入用户自定义的页面号放入myt[n]中。定义一个数组mym[m]存放当前页面。用m_absentf表示缺页率，m_changef表示 命中率，其中命中率=1-缺页率，缺页率=as/n（其中as表示

缺页数）。程序执行过程如下： FIFO 页1 页2 页3 页4 1 0 0 0 1 2 0 0 2 1 0 5 0 5 2 1 0 4 4 5 2 1 0 6 6 4 5 2 1 5 6 4 5 2 3 3 6 4 5 2 2 2 3 6 4 5 7 7 2 3 6 4 8 8 7 2 3 6 置换0 页 页面置换方法：以类似队列的方式，每次读入一个页面，如果数组中不存在此页面，则将数组内容保持不变。例如：上面读入5号页时，内存中存在5号页面，则保持数组内内容不变；如果数组中不存在此页面，则进行移动，例如：上面第五次读入6号页时，此时内存中不存在6号页面，则进行页面顺序移动，

3、LRU算法：LRU是Least Recently Used 近期最少使用算法。假设 序列为 4 3 4 2 3 1 4 2

物理块有3个 则 首轮 4调入内存 4 次轮 3调入内存 3 4 之后 4调入内存 4 3 之后 2调入内存 2 4 3 之后 3调入内存 3 2 4

之后 1调入内存 1 3 2（因为最少使用的是4，所以丢弃4） 之后 4调入内存 4 1 3（原理同上） 最后 2调入内存 2 4 1 3）代码分析： 主要数据结构

（1）根据用户需要随机输入数产生：数组 （2）理想页面置换（OPT）算法：数组 函数定义：

（1）public pageChange():输入界面函数.

（2）void misInPut()：获取用户自定义输入的页面号数组. （3）Void FIFO( ):计算使用FIFO算法时的命中率. （4）public displayView():输出界面函数. 变量定义

（1）int m_absent : 缺页数 （2）double m_absentf : 缺页率 （3）double m_changef : 页面命中率

（4）int mym[] : 存放物理块中现有的页面号 （5）int as = 0 : 置换页面数

（6）boolean x : 页面是否需要置换 程序层次结构 程序包括3个类：

【main】 ： 测试主函数

【displayView】 ： 输出界面设计类

【pageChang】 ： 输入界面设计，misInPut页面访问序列读入方法体，OPT方法体，FIFO

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