计算机操作系统实验三存储器管理

1、佛山科学技术学院实 验 报 告课程名称 操作系统原理 实验项目 实验二-进程调度实验讲义 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 成 绩 日 期 一、实验目的1. 实验目的 （1）掌握先进先出页面置换算法； （2）掌握随机替换页面置换算法； （3）掌握OPT页面置换算法； （4）掌握最近最少使用页面置换算法； （5）熟悉抖动现象及其产生原理； （6）熟悉C/C+编程。 2、实验学时：2学时 3、实验要求 （1）进程正常运行占用内存空间共320K，页面大小是1K/2K/4K/8K； （2）随机生成256个页面置换次序； （3）用于分配页面大小的内存总空间是32K； （4）给出四种页面置换算法的换页过

2、程，并计算各自的缺页率。 二、实验内容 编写程序，使用四种不同的页面替换策略算法进行页面替换。分别是先进先出，随机替换，时钟页面替换，最近最久未使用页面替换，并计算缺页率。三、实验原理在地址映射过程中，若在页面中发现所要访问的页面不再内存中，则产生缺页中断。当发生缺页中断时操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存，以便为即将调入的页面让出空间。而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。常用算法有：1最佳置换算法（OPT）（理想置换算法）；2先进先出置换算法（FIFO）：3最近最久未使用（LRU）算法；4Clock置换算法（LRU算法的近似实现；5最少使用（LFU）置换算法。抖动(Thras

3、hing)就是指当内存中已无空闲空间而又发生缺页中断时，需要从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，如果算法不适当，刚被换出的页很快被访问，需重新调入，因此需再选一页调出，而此时被换出的页很快又要被访问，因而又需将它调入，如此频繁更换页面，以致花费大量的时间，我们称这种现象为抖动;产生抖动的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的对立统一矛盾关系引起的，为了提高CPU利用率，可提高多道程序度，但单纯提高多道程序度又会造成缺页率的急剧上升，导致CPU的利用率下降，而系统的调度程序又会为了提高CPU利用率而继续提高多道程序度，形成恶性循环，我们称这时的进程是处于抖动状态.请根据实验数据进行分析：

4、页面大小是越大越好？还是越小越好？如何解释这个现象？例子：进程A占用内存空间共64k。1）页面大小是1K时 分成64页；给各页面编号：0-63 随机生成15个替换页面：1,1，4,6,12,48，4,8,16,6，57,28,47,26,172）页面大小是2K时 分成32页；给各页面编号：0-31 随机生成15个替换页面：1,1，4,6,12,28，4,8,16,6，17,28,14,26,173）页面大小是4K时 分成16页；给各页面编号：0-15 随机生成15个替换页面：1,1，4,6,12,8，4,8,1,6，7,8,7,6,74）页面大小是8K时 分成8页；给各页面编号：0-7 随机生

5、成15个替换页面：1,1，4,6,12,48，4,8,16,6，57,28,47,26,17针对以上四种情况，采用四种不同的置换算法。四、实验步骤1输入进程置换页数；2输入内存的空间大小；3输入进程的空间大小；4输入页面大小（1K/2K/4K/8K/16K/32K）；5选择相应的算法，计算缺页率；6实验结果分析及讨论。五、程序源代码及注释六、实验结果分析 1、运行结果如下： 2、 结果分析及体会 (1)先进先出FIFO算法 缺页6次 缺页率=60.000002%1364146620011111111221x3333333302xx666666663xxx4444444 (2) 最佳算法 OPT

6、算法 缺页6次 缺页率=60.000002%1364146620011111111201x3333333332xx666666663xxx4444444 (3) 最近最少使用算法 缺页6次 缺页率=60.000002%1364146620011111111101x3333333222xx666666663xxx4444444 (4)随机置换页面算法 缺页6次 缺页率=60.000002%1364146620011111111111x3333333202xx666666663xxx4444444 页面大小算法1K2K4K8K16K32K先进先出90.625000%90.234375%90.625

7、000%89.843750%88.281250%89.062500%OPT74.609375%69.140625%70.312500%72.265635%76.953125%89.062500%最近最少使用90.625000%91.406250%90.625000%90.23437587.109375%89.062500%随机替换90.625000%91.406250%89.843750%90.453125%85.937500%89.062500%抖动现象解释：根据上述结果可知，采用不同的算法抖动现象是不同的。(1)采用FIFO时，当页面大小越大时，缺页率越来越小；(2)采用OPT时，当页面大小越大时，缺页率越来越大，而且幅度上升很高；(3)采用最近最少使用时，当页面大小变化时，缺页率没有一点的规律；(4)采用随机页面置换时，当页面大小变化时，缺页率没有一点的规律。最后得出的结论是：抖动现