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虚拟存储过程
淮海工学院计算机工程学院
实验报告书
课程名:
《计算机操作系统》
题目:
虚拟存储过程
班级:
学号:
姓名:
实验三虚拟存储管理
1.目的和要求
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。
2.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:
①50%的指令是顺序执行的;
②25%的指令是均匀分布在前地址部分;
③25%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M;
B.顺序执行一条指令,即执行地址为M+1的指令;
C.在前地址[0,M+1]中随机选取一条指令并执行,该指令的地址为M’;
D.顺序执行一条指令,其地址为M’+1;
E.在后地址[M’+2,319]中随机选取一条指令并执行;
F.重复A—E,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]);
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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。
A.FIFO先进先出的算法
B.LRR最近最少使用算法
C.OPT最佳淘汰算法(先淘汰最不常用的页地址)
D.LFR最少访问页面算法
E.NUR最近最不经常使用算法
3.实验环境
在486机或586机上用TC语言实现
4.实验提示
提示:
A.命中率=1-页面失效次数/页地址流长度
B.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。
C.关于随机数产生方法,采用TC系统提供函数RAND()和RANDOMIZE()来产生。
5.实验流程图
6.实验运行结果
7.实验源程序
#include
#include
usingnamespacestd;
constintMaxNum=320;//指令数
constintM=5;//内存容量
intPageOrder[MaxNum];//页面请求
intSimulate[MaxNum][M];//页面访问过程
intPageCount[M],LackNum;//PageCount用来记录LRU算法中最久未使用时间,LackNum记录缺页数
floatPageRate;//命中率
boolIsExit(inti)//FIFO算法中判断新的页面请求是否在内存中
{
boolf=false;
for(intj=0;j { if(Simulate[i-1][j]==PageOrder[i])//在前一次页面请求过程中寻找是否存在新的页面请求 { f=true; } } returnf; } intIsExitLRU(inti)//LRU算法中判断新的页面请求是否在内存中 { intf=-1; for(intj=0;j { if(Simulate[i-1][j]==PageOrder[i]) { f=j; } } returnf; } intCompare()//LRU算法找出内存中需要置换出来的页面 { intp,q; p=PageCount[0]; q=0; for(inti=1;i { if(p { p=PageCount[i]; q=i; } } returnq; } voidInit()//初始化页框 { for(intk=0;k { intn=rand()%320;//随机数产生320次指令 PageOrder[k]=n/10;//根据指令产生320次页面请求 } for(inti=0;i { for(intj=0;j { Simulate[i][j]=-1; } } for(intq=0;q { PageCount[q]=0; } } voidOutPut()//输出 { inti,j; cout<<"页面访问序列: "< for(j=0;j { cout< } cout< cout<<"页面访问过程(只显示前10个): "< for(i=0;i<10;i++) { for(j=0;j { if(Simulate[i][j]==-1) cout<<""; else cout< } cout< } cout<<"缺页数="< cout<<"命中率="< cout<<"--------------------------------------------------------------"< } voidFIFO()//FIFO算法 { intj,x=0,y=0; LackNum=0, Init(); for(j=0;j { for(intk=0;k<=j;k++) { if(j==k) Simulate[j][k]=PageOrder[j]; else Simulate[j][k]=Simulate[j-1][k]; } LackNum++; } for(x=M;x { for(intt=0;t { Simulate[x][t]=Simulate[x-1][t]; } if(! IsExit(x))//根据新访问页面是否存在内存中来更新页面访问过程 { LackNum++; Simulate[x][y%5]=PageOrder[x]; y++; } } PageRate=1-((float)LackNum/(float)MaxNum);//算出命中率 OutPut(); } voidLRU()//LRU算法 { intj,x=0,y=0; LackNum=0, Init(); for(j=0;j { for(intk=0;k<=j;k++) { PageCount[k]++; if(j==k) Simulate[j][k]=PageOrder[j]; else Simulate[j][k]=Simulate[j-1][k]; } LackNum++; } for(x=M;x { for(intt=0;t { Simulate[x][t]=Simulate[x-1][t]; } intp=IsExitLRU(x); if(p==-1)//根据反回的p值来更新页面访问过程 { intk; k=Compare(); for(intw=0;w { if(w! =k) PageCount[w]++; else PageCount[k]=1; } Simulate[x][k]=PageOrder[x]; LackNum++; } else { for(intw=0;w { if(w! =p) PageCount[w]++; else PageCount[p]=1; } } } PageRate=1-((float)LackNum/(float)MaxNum);//算出命中率 OutPut(); } voidYourChoice(intchoice) { switch(choice) { case1: cout<<"----------------------------------------------------------"< cout<<"FIFO算法结果如下: "< FIFO(); break; case2: cout<<"----------------------------------------------------------"< cout<<"LRU算法结果如下: "< LRU(); break; case3: break; default: cout<<"重新选择算法: 1--FIFO2--LRU3--退出"< cin>>choice; YourChoice(choice); } } voidmain() { intchoice,i=1; while(i) { cout<<"请选择算法: 1--FIFO2--LRU3--退出"< cin>>choice; if(choice==3) { i=0; } else { YourChoice(choice); } } } 8.实验体会 通过上面的截图可以发现,实验中指令是由随机函数产生的,然后根据产生的指令算出需要访问的页面.在本次实验中我谢了两个页面置换算法—(先进先出)FIFO算法和(最久未使用)LRU算法,实验中的源程序是我根据书上的原理自己设计的.我从这次的实验中获得了很大的收益,让我对计算机操作系统中的页面置换算法有了进一步的了解,更加进一步地了解了计算机操作系统中的页面访问原理.
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