南昌大学操作系统实验报告存储管理的模拟实现

南昌大学实验报告（5）存储管理的模拟实现学生姓名张皓然学号5501215001专业班级本硕151实验类型验证综合设计创新实验日期实验成绩一、实验目的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。本实验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。二、实验内容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；具体的实施方法是A在0，319的指令地址之间随机选区一起点MB顺序执行一条指令，即执行地址为M1的指令；C在前地址0，M1中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为MD顺序执行一条指令，其地址为M1；E在后地址M2，319中随机选取一条指令并执行；F重复AE，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；（2）用户内存容量为4页到32页；（3）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。3计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。AFIFO先进先出的算法BLRU最近最少使用算法CLFU最少访问页面算法三、实验要求1、需写出设计说明；2、设计实现代码及说明3、运行结果；四、主要实验步骤代码如下INCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEIFNDEF_UNISTD_HDEFINE_UNISTD_HINCLUDEINCLUDEENDIFDEFINETRUE1DEFINEFALSE0DEFINEINVALID1DEFINETOTAL_INSTRUCTION320/指令流长DEFINETOTAL_VP32/虚页页长DEFINECLEAR_PERIOD50/清零周期TYPEDEFSTRUCT/页面结构INTPN,/页面序号PFN,/页面所在内存区的帧号COUNTER,/单位时间内访问量TIMEPL_TYPEPL_TYPEPLTOTAL_VP/页面结构数组STRUCTPFC_STRUCT/页面控制结构INTPN,/页面号PFN/内存区页面的帧号/页面指针，用于维护内存缓冲区的链式结构STRUCTPFC_STRUCTNEXTTYPEDEFSTRUCTPFC_STRUCTPFC_TYPE/主存区页面控制结构名称PFC_TYPEPFCTOTAL_VP,/主存区页面控制结构数组FREEPF_HEAD,/空闲页面头指针BUSYPF_HEAD,/忙页面头指针BUSYPF_TAIL/忙页面尾指针INTDISEFFECT/缺页计数器INTATOTAL_INSTRUCTION/指令流数组INTPAGETOTAL_INSTRUCTION/指令对应的页面号INTOFFSETTOTAL_INSTRUCTION/指令所在页面的偏移量/初始化页面结构数组和页面控制结构数组INTINITIALIZEINTINTFIFOINT/先进先出INTLRUINT/最近最久未使用INTOPTINT/最佳置换算法INTCLOCKINT/CLOCK置换算法INTMAININTSINTISRAND10GETPIDSINTFLOATTOTAL_INSTRUCTION1RAND/RAND_MAX10PRINTF“N随机产生指令流N“FORI0IPLJTIMEMINPNJ/释放最久未访问的页面FREEPF_HEAD/最久未访问页面被换出主存PLMINPNPFNINVALID/最久未访问页面的访问时间设置为无效PLMINPNTIME1FREEPF_HEADNEXTNULLPLPAGEIPFNFREEPF_HEADPFNPLPAGEITIMECURRENTTIMEFREEPF_HEADFREEPF_HEADNEXTELSEPLPAGEITIMECURRENTTIMECURRENTTIMEPRINTF“63FT“,1FLOATDISEFFECT/320RETURN0/最佳置换算法INTOPTINTTOTAL_PFINTI,JINTMAXD/将来最近一次访问距离的最大值INTMAXPN/对应的页号INTDIS/距离计数器INTDISTTOTAL_VPINITIALIZETOTAL_PFDISEFFECT0FORI0INEXTNULLPLMAXPNPFNINVALIDPLPAGEIPFNFREEPF_HEADPFNFREEPF_HEADFREEPF_HEADNEXT/IF/FORPRINTF“63FT“,1FLOATDISEFFECT/320RETURN0INTCLOCKINTTOTAL_PFINTIINTUSETOTAL_VP/使用位INTSWAPSWAP0INITIALIZETOTAL_PFPFC_TYPEPNEXT/时钟指针PFC_TYPEHEAD/队列头指针PNEXTFREEPF_HEADHEADFREEPF_HEADFORI0IPFN1USEPNEXTPFN0PNEXTPNEXTNEXTIFPNEXTNULLPNEXTHEAD/形成循环队列/换出被替换的页PLPNEXTPNPFNINVALIDSWAP1IFUSEPNEXTPFN0/换入相应的页PLPAGEIPFNPNEXTPFNPNEXTPNPAGEIUSEPNEXTPFN1PNEXTPNEXTNEXTIFPNEXTNULLPNEXTHEADIFSWAP0FREEPF_HEADFREEPF_HEADNEXTELSE/页面在主存中USEPLPAGEIPFN1/使用位置1PRINTF“63FT“,1FLOATDISEFFECT/320RETURN0INTFIFOINTTOTAL_PFINTIINTUSETOTAL_VPINTSWAP0INITIALIZETOTAL_PFPFC_TYPEPNEXT,HEADPNEXTFREEPF_HEADHEADFREEPF_HEADFORI0IPFN1USEPNEXTPFN0PNEXTPNEXTNEXTIFPNEXTNULLPNEXTHEADPLPNEXTPNPFNINVALIDSWAP1IFUSEPNEXTPFN0PLPAGEIPFNPNEXTPFNPNEXTPNPAGEIUSEPNEXTPFN1PNEXTPNEXTNEXTIFPNEXTNULLPNEXTHEADIFSWAP0FREEPF_HEADFREEPF_HEADNEXTPRINTF“63FT“,1FLOATDISEFFECT/320RETURN0FIFO算法流程图开始页面存入数组P初始化内存块PAGE结束PI是否已在内存中IPAGE是否有空将最先装入PAGE中的页面置换出去直接将PI装入内存II32输出当前页面的命中率是否是否是否LRU算法流程图开始页面存入数组P初始化内存块PAGE结束PI是否已在内存中IPAGE是否有空将最近最久未使用的页面从PAGE中的页面置换出去直接将PI装入内存II32输出当前页面的命中率是否是否是否OPT算法流程图开始页面存入数组P初始化内存块PAGE结束PI是否已在内存中IPAGE是否有空将距离最远的页面从PAGE中的页面置换出去直接将PI装入内存II32输出当前页面的命中率是否是否是否CLOCK算法流程图开始查询指针前进一步页面访问位0置页面访问位0选择该页面淘汰结束是否五、实验