实验五请求页式存储管理的页面置换算法

1、操作系统实验报告班级:计科0801班姓名：韩伟伟学号：08407106时间：2011-5-25实验五请求页式存储管理的页面置换算法一实验目的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。二实验属性设计三实验内容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。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

2、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。计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。先进先出算法(FIFO)最近最少使用算法(LRU)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在内存的次数。四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)；计算随机数，产生320条指令序列m=160；for(i=0；i80；i+=j=i*4；aj=m；aj+1=m+1；aj+2=aj*

3、1.0*rand()/32767；aj+3=aj+2+1m=aj+3+(319-aj+3)*1.0*rand()/32767；将指令序列变换成为页地址流for(k=0；kV320；k+)pt=ak/10；pd=ak%10；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。输出格式kfifo1ru40.230.25321.01.0五实验报告1.写出你编写的C语言程序。#include#include#include#include#defineMyprintfprintf(|+|n)/*表格控制*/#definebsize4/物理块大小#defin

4、epsize16/进程大小typedefstructpageintnum;/*记录页面号*/inttime;/*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*/Pagebbsize;/*内存单元数*/intcbsizepsize;/*暂保存内存当前的状态：缓冲区*/intqueue100;/*记录调入队列*/intK;/*调入队列计数变量*/intphbbsize=0;/物理块标号intpropsize=0;/进程序列号intflagbsize=0;/进程等待次数(存放最久未被使用的进程标志)inti=0,j=0,k=0;/i表示进程序列号,j表示物理块号intm=-

5、1,n=-1;/物理块空闲和进程是否相同判断标志intmax=-1,maxflag=0;/标记替换物理块进程下标intcount=0;/统计页面缺页次数/*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*X*/I(?t4121Ii、人f/L)JI|/IllII*序列号函数/jsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsj

6、sjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsint*build()printf(随机产生一个进程序列号为：n);inti=0;for(i=0;ipsize;i+)proi=10*rand()/(RAND_MAX+1)+1;printf(%d,proi);printf(n);return(pro);/,-工-:丿、IJ-I/*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*

7、T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*/II*Tf-TI/txI物理块/intsearchpb()for(j=0;jbsize;j+)if(phbj=0)m=j;returnm;break;return-1;/,-工-:JJ1II_.I/*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*T*/II*Tf/11I_II|_|I进程/intsearchpro()for(j=0;jbsize;j+

8、)if(phbj=proi)n=j;returnj;return-1;/j(rII厶、A1/IJLI存/jsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsjsvoidempty()for(i=0;iI页面置换算法/voidFIFO()for(i=0;ipsize;i+)m=searchpb();n=searchpro();/找flag值最大的for(j=0;jmaxflag)maxflag=flagj;

9、max=j;if(nif(m!=-1)phbm=proi;count+;flagm=0;for(j=0;j=m;j+)flagj+;m=-1;else1)/不存在相同进程/存在空闲物理块/进程号填入该空闲物理块/不存在空闲物理块phbmax=proi;flagmax=0;for(j=0;jbsize;j+)flagj+;max=-1;maxflag=0;count+;else/存在相同的进程phbn=proi;for(j=0;jbsize;j+)flagj+;n=-1;for(j=0;jbsize;j+)printf(%d,phbj);printf(n);printf(缺页次数为：dn,cou

10、nt);printf(n);/*初始化内存单元、缓冲区*/voidInit(Page*b,intcbsizepsize)inti,j;for(i=0;ipsize;i+)bi.num=-1;bi.time=psize-i-1;for(i=0;ibsize;i+)for(j=0;jpsize;j+)cij=-1;/*取得在内存中停留最久的页面,默认状态下为最早调入的页面*/intGetMax(Page*b)inti;intmax=-1;inttag=0;for(i=0;imax)max=bi.time;tag=i;returntag;/*判断页面是否已在内存中*/intEquation(intf

11、old,Page*b)inti;for(i=0;i=0)bval.time=0;for(i=0;ibsize;i+)if(i!=val)bi.time+;elsequeue+K二fold;/*!己录调入页面*/val=GetMax(b);bval.num=fold;bval.time=0;for(i=0;ibsize;i+)if(i!=val)bi.time+;voidLRU()inti,j;K=-1;Init(b,c);for(i=0;ipsize;i+)Lruu(proi,b);c0i=proi;/*记录当前的内存单元中的页面*/for(j=0;jbsize;j+)cji=bj.num;/

12、*结果输出*/printf(内存状态为：n);Myprintf;for(j=0;jpsize;j+)printf(|%2d,proj);printf(|n);Myprintf;for(i=0;ibsize;i+)for(j=0;jpsize;j+)if(cij=-1)printf(|%2c,32);elseprintf(|%2d,cij);printf(|n);Myprintf;printf(n调入队列为:)；for(i=0;iy*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*

13、y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*y*voidmain()intsel;doprintf(tttttt);printf(ttt欢迎进入操作系统界面ttt);printf(ttttttn);printf(ttt);printf(ttt虚拟内存ttt);printf(tttttt);printf(ttt1、产生随机序列ttt);printf(tttttt);printf(ttt2、最久未使用(LRU)ttt);printf(tttttt);printf(ttt3、先进先出(FIFO)ttt);printf(tttttt);printf(ttt4、最佳置换算

14、法(OPT)ttt);printf(tttttt);printf(ttt5、三种算法的比较()ttt);printf(tttttt);printf(ttt0、退出(Exit)ttt);printf(tttn);printf(请选择所要执行的操作(0/1/2/3/4/5):);scanf(%d，&sel);switch(sel)case0:printf(ttt再见！tttn);system(pause);break;case1:build();break;case2:printf(最久未使用算n);LRU();empty();printf(n);break;case3:printf(先进先出算n

15、);FIFO();empty();printf(n);break;case5:printf(先进先出算法n);FIFO();empty();printf(最久未使用算法n);LRU();empty();break;default:printf(请输入正确的选项号！);printf(nn);break;while(sel!=0);产生的随机序列：随机产生二个进程序列号为:16296.54998298641最近最少使用算法执行结果如下:漬苇域薔g的操作如Ill6I2l?I6l5I4l?I9l8t2l?IBI6I4llI：L：1：L：1：1：5：5：5：5：S：2：2：2：2：4：4：!6J5!6J

16、6S6J66i68iB8!8!8!8!8!IIISI2I2I2I4I4E4I4I4I4I4IGIGI6I:：9：3：9：9：9：9：9：9：*?：*?：9：1：It2Vb4yyb4I秋员塞皴知11缺罚率：6.&875B0先进先出FIFO算法执行结果:总结体会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。写出这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。OP