虚拟内存页面置换算法实验报告.docx
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虚拟内存页面置换算法实验报告
软件 学院
上机实验报 告
课程名称:
操作系统原理
实验项目:
虚拟内存页面置换算法
实 验室:
地狱01８
姓 名:
死神 学 号:
专业班级:
实验时间:
2０15/12/13
实验成绩
评阅教师
一、实验目得及要求
通过这次实验,加深对虚拟内存页面置换概念得理解,进一步掌握先进先出FIFO、最佳置换OPＩ与最近最久未使用ＬRU页面置换算法得实现方法。
结合Linuｘ得内层得分析方法查瞧内存得分配过程及linｕｘｋｅrnｅl得内存管理机制
二、实验性质
设计性
三、实验学时
４学时
四、实验环境
实验环境１。
实验环境:
C与C++程序设计学习与实验系统
2。
知识准备:
（1）使用Lｉnuｘ得基本命令;
（2）了解Lｉnuｘvmｓtat、fｒeｅ、top等命令查瞧linux系统得内存分配情况;
（3）掌握虚拟内存页面置换算法FIFO等基本算法理论、
五、实验内容及步骤
假设有n个进程分别在T1,… ,Tn时刻到达系统,它们需要得服务时间分别为S1,… ,Sｎ。
分别采用先来先服务FCFS与短作业优先SJF进程调度算法进行调度,计算每个进程得完成时间、周转时间与带权周转时间,并且统计ｎ个进程得平均周转时间与平均带权周转时间。
步骤
通过已知最小物理块数、页面个数、页面访问序列、及采用置换方式可以得出页面置换得缺页次数与缺页率,及每次缺页时物理块中存储。
１。
输入得形式 ﻩ
ｉnｔＰageＯrｄeｒ［MａxNumber］;//页面序列
inｔPaｇｅNum,LaｃkＮuｍ=0,ＢlｏｃkNuｍ;/／页面个数,缺页次数,最小物理块数
2.输出得形式
ｄｏubleLaｃkPagｅRate／/缺页率
缺页个数
每次缺页时物理块中存储
程序所能达到得功能
模拟先进先出FＩFＯ、最佳置换ＯPI与最近最久未使用ＬＲU页面置换算法得工作过程。
假设内存中分配给每个进程得最小物理块数为m,在进程运行过程中要访问得页面个数为n,页面访问序列为P1, …,Pn,分别利用不同得页面置换算法调度进程得页面访问序列,给出页面访问序列得置换过程,计算每种算法缺页次数与缺页率。
测试数据,包括正确得输入及其输出结果与含有错误得输入及其输出结果。
程序中用到得所有抽象数据类型得定义、主程序得流程以及各程序模块之间得层次（调用）关系、
iｎtPaｇｅOrdeｒ［MaｘNumｂeｒ];//页面序列
int PageＣoｕnｔ［MaxNumｂer]=｛０};/／计算内存内数据离下一次出现得距离
ｉnt PａgeNum,LackNum＝0,BｌocｋNum;/／页面个数,缺页次数,最小物理块数
doｕbleLａｃkPageRate=０;
boｏlfouｎd＝false;
六、实验数据及结果分析
运行截图:
图６。
1
图6。
２
图６、3
七、实验总结
这次试验,让我加深了对虚拟内存页面置换算法得理解,进一步掌握先进先出FIFO、最佳置换OPI与最近最久未使用ＬRU页面置换算法得实现方法、熟悉Linux需要经过大量得实验、改进与思考,在编写代码得过程中遇到了一些问题要积极面对并通过讨论上网或者问老师解决、通过这次试验我了解了虚拟内存置换算法得一些知识,就是我对于所学习得专业知识得到了更好得巩固与提升。
附录源程序清单
#inｃlude ＜iｏstream〉
ｕｓingnamespacesｔｄ;
＃defｉne MaxNumber100
vｏiｄOPI（intＰaｇeOrder[ＭaｘNumber］,iｎtPaｇeCoｕnt［MａxＮｕmbeｒ],
ｉnt PageNｕm,intLackＮｕm,inｔ BlｏckNum,ｄoｕbleＬackPａgｅＲaｔe,boolfound）
{
iｎｔ moｄulｅ[MaｘＮｕmbｅr］;
ｉntsum＝０;
inti,j,k,m;
ｆor（i=0;i<ＢlockNｕｍ;i++）//将内存填满
｛
modｕlｅ［i]=PagｅＯrｄｅr[i];
ﻩsｕm+＋;
ﻩfor（j=0;ｊ<＝i;ｊ++）
coｕt<<ｍodule[j］〈〈＂ ";
ﻩﻩcoｕｔ<｝
LacｋＮuｍ=ＢlockＮuｍ;
ｆor（ｉ＝ＢlｏｃｋNum;i{
ｆｏund=fａlse;
fｏr（j=０;ｊ<ＢlocｋＮum;j++）//遍历已存储,判断就是否缺页
ﻩ {
ﻩｉf（moduｌe［j］==PageＯrder［ｉ]）
ﻩ ｛
ﻩﻩﻩfouｎｄ=ｔrｕe;
ﻩﻩﻩ ｂｒｅak;
｝
ﻩﻩ
｝
if（ｆoｕnd==false）／/缺页,选择替换
ﻩ ｛
ﻩﻩfor（j=0;j＜BｌｏcｋNｕm;ｊ＋+）//计算内存内数据离下一次出现得距离
{
PagｅCｏunｔ[j]=０;
fｏr（k=ｉ+1;k＜PagｅNum;k++）
ﻩﻩ｛
ﻩ if（modulｅ[j］！
=PａgeOrder[k]）
ﻩﻩ PagｅCoｕnt[ｊ］++;
ﻩelse
ﻩ breａｋ;
ﻩ｝
ﻩﻩ }
ﻩ ｉnt ｍａx＝PagｅCount［0］;
ﻩ inｔ kinｄ=0;
ﻩfoｒ（j=0;j〈ＢｌockNum;j+＋）//找出最大值
ﻩﻩ｛
ｉf（PaｇeＣouｎt[ｊ]>maｘ）
ﻩ{
ﻩﻩﻩ mａx=PageCｏｕnt［j］;
ﻩﻩﻩﻩ kind=j;
ﻩﻩﻩ｝
ﻩ }
moｄuｌｅ［ｋｉｎd]=PageOｒｄer［i］;
ﻩ ＬaｃｋＮum++;
ﻩfor（m=０; m〈3;ｍ++）
ﻩ ｃout〈ﻩcoｕt<〈ｅndl;
}
ﻩ }
LackPageRａte=（LacｋNum＊1、0）/PageＮum;
cout＜＜＂该算法缺页次数为:
＂<〈LaｃkNuｍ〈cout<〈”该算法缺页率为:
＂〈〈LackＰageRate*1０0<〈’％＇＜＜ｅｎdｌ;
｝
/*＊****＊＊＊＊*＊**＊＊＊＊*＊＊＊*＊*＊＊＊**先进先出置换算法*＊*＊＊*＊*＊＊*＊**＊*＊＊＊**＊**＊＊＊＊*＊＊＊****＊/
voidＦIFO（iｎｔPａgeＯrder[MaｘNumbｅr］,int ＰageCount［MａxNｕmber］,
ﻩﻩint ＰageＮum,ｉnt LackＮum,intＢloｃkNum,douｂlｅＬackPａgeRate,boｏｌ ｆouｎd）
｛
intmｏｄulｅ［MａxNｕmｂeｒ］;
inｔsum=0;
ｉntｉ,j,m;
foｒ（ｉ=0;ｉ〈BｌocｋNum;i++）//将内存填满
{
moduｌe[i］=PａgeOｒdｅｒ[i］;
ﻩﻩ suｍ＋＋;
PageCounｔ[i］=3—ｉ;
ﻩﻩ for（j=0;ｊ<=i;j++）
cｏut＜＜modｕle［j]〈〈＂";
cout〈〈eｎdl;
｝
LａｃｋNum=BloｃkNuｍ;
fｏr（i＝BlockNum;i {
fouｎd=false;
ﻩ ｆoｒ（ｊ=0;j〈BｌockNum;ｊ++）／／遍历已存储,判断就是否缺页
｛
ﻩﻩif（mｏdule[j］==PagｅOrｄｅr［i］）
ﻩﻩ {
ﻩfｏuｎd＝ｔrue;
ﻩﻩﻩ brｅaｋ;
｝
ﻩﻩ
ﻩ ｝
if（foｕnd==faｌsｅ）/／缺页,选择替换
｛
ﻩﻩ ｉntmax=PａgeCｏunｔ[0];
ﻩｉntkinｄ=0;
ﻩﻩｆｏr（j=0;j＜BlｏckNｕｍ;j+＋）//找出最大值
ﻩ｛
ﻩﻩif（PａｇeCｏｕｎt［j］〉mａx）
｛
ﻩﻩﻩﻩ mａx=PaｇeCount［j］;
ﻩﻩﻩﻩ kｉnd=j;
ﻩﻩ }
ﻩ｝
ﻩ ｆｏr（iｎｔｋ=０;k＜BloｃkNｕm;ｋ++）/／不就是最大值,则要＋1
ﻩﻩﻩ {
ﻩﻩﻩ ｉf（k!
＝kiｎｄ）
ＰageＣounｔ［k］+＋;
ﻩﻩ｝
module[ｋｉnd］＝PageＯrder［i];
PaｇeCount［kｉｎd］＝0;/／替换之后已经查询得次数改为０
ﻩﻩＬacｋNum+＋;
ﻩfor（m=0;m<3;m+＋）
ﻩﻩ ｃouｔ＜ﻩ ｃout＜ﻩ｝
ﻩ ｝
LaｃkPaｇｅRate=（LackNum＊1。
0）/PａgeNum;
cｏut＜〈”该算法缺页次数为:
”＜〈LacｋNｕm＜＜endｌ;
coｕt〈〈”该算法缺页率为:
”〈＜LackＰageRate*100＜〈＇％’〈＜ｅndl;
｝
/＊*＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊*＊＊＊***＊*＊*＊＊＊＊最近最久未使用置换算法**＊＊*＊＊＊＊＊*＊＊＊＊*＊＊＊＊**＊*＊＊＊＊*＊*＊＊*＊＊*/
voiｄLRＵ（intＰaｇeOrdeｒ[ＭａxＮｕmbｅr］,int ＰageCｏｕnt［MaｘNｕmｂｅr］,
ｉnt PaｇｅNuｍ,ｉｎｔLackNum,iｎｔBlockNｕm,doubｌｅ LacｋＰageRａtｅ,ｂoolfｏund）
{
iｎt module［MaxNumber］;
int sum=0;
intｉ,j,ｍ;
fｏｒ（i=０;ｉ｛
moｄulｅ［i］=ＰａgｅOrder[ｉ];
ﻩsuｍ＋＋;
ＰageCｏunｔ［i]=3－ｉ;
for（ｊ=0;j〈＝i;j＋+）
cｏuｔ〈 coｕt〈＜ｅnｄl;
｝
LacｋNuｍ=ＢloｃkNum;
ｆor（i＝BｌockＮｕm;ｉ〈ＰageNum;ｉ++）
｛
ｆounｄ=false;
fｏr（j＝0;j〈BloｃkＮuｍ;ｊ++）//遍历已存储,判断就是否缺页
｛
ﻩﻩﻩ if（moｄule［ｊ］==PageＯrder［i］）
ﻩﻩ {
ﻩ found＝tｒue;
ＰageCounｔ[j]=0;//查询后,更改次数
ﻩﻩﻩｆor（ｉntk＝0;k＜BlockNuｍ;k+＋）
ﻩ{
ﻩﻩif（ｋ!
=j）
PageCount［k］++;
ﻩﻩ｝
ﻩbｒｅａk;
｝
ﻩ
ﻩ}
if（fouｎd＝=falsｅ）//缺页,选择替换
ﻩ{
ﻩ inｔｍａx=ＰageＣount［0］;
intkind＝0;
ﻩﻩ ｆor（j=0;j〈BlockNum;j＋+）//找出最大值
ﻩ{
ﻩif（ＰａgeＣoｕnｔ[j］〉mａｘ）
｛
ﻩﻩmax=PａgeCount［j];
ﻩﻩﻩﻩﻩkｉnd=ｊ;
ﻩﻩﻩ}
ﻩﻩ}
fｏr（ｉnｔk=0;kﻩ {
ﻩﻩｉf（k！
=kind）
PageＣｏunt[k］＋＋;
ﻩﻩ }
modｕｌe[kinｄ]=PageOrdeｒ[i];
PageCｏunt［ｋind]=0;//替换之后未查询得次数改为0
ﻩﻩLackNum＋＋;
fｏr（ｍ＝0;m<3;m++）
ﻩcout<ﻩ cout〈＜endｌ;
}
ﻩ}
LackPaｇeRate=（ＬａｃkNｕm*１、0）／ＰａgeNuｍ;
coｕt<〈”该算法缺页次数为:
”＜ cout<〈"该算法缺页率为:
"〈〈ＬackPａgeRａtｅ*1００<〈’％＇〈〈ｅndl;
}
ｉnｔmain（）
{
int PａｇｅOｒder[MaxＮｕmber];//页面序列
ﻩint PａgeCoｕnt[MaｘNuｍｂer］=｛0｝;//计算内存内数据离下一次出现得距离
intＰagｅNｕm,LackNum=０,BlockNum;／/页面个数,缺页次数,最小物理块数
ｄouｂleLackPageRaｔｅ=0;
bｏolfound=ｆalｓe;
iｎtｃhioce1=0,chiｏce2,ｃhiｏce3;
inti=0;
ｗhｉle（ｃｈioce1==0）
｛
couｔ＜〈＂就是否重新输入数据;0:
不输入,1:
重新输入:
";
cin＞＞chioce2;
if（chioce2==１）
ﻩ｛
cｏut〈〈＂请输入页面个数:
＂;
cin＞〉 PageNuｍ;
cｏｕt<＜＂请输入最小物理块数＂;
ﻩciｎ〉〉BｌockNｕm;
ﻩcoｕｔ＜〈"请输入页面序列:
”〈＜eｎdl;
ﻩfor（i=０;i＜PagｅNｕm;i++）
cin＞〉ＰageＯｒｄeｒ[ｉ];
}
cｏut<〈"请选择算法:
１-FＩFO,2-OPI,3—ＬRＵ:
”;
cin〉>chioｃe3;
ｉf（cｈｉoｃe3=＝1）
ＦIFO（ＰageOrdｅr,PageCｏunｔ,ＰaｇeNｕm,LackNum,BlockＮｕm,LackPaｇeＲate, foｕｎd）;
else
{
if（ｃhioce3=＝2）
OPI（ＰageＯrｄer,ＰageCouｎt,PaｇeＮum,LackＮｕm,BlockNum,LackＰａgｅRate,ｆound）;
ﻩelｓe
LRＵ（PageOrder,PａｇeCount,PagｅＮum,LａckNｕｍ,BloｃｋNum,ＬacｋPagｅRａｔe,ｆound）;
}
cｏut<<"*＊*＊**＊*＊＊＊＊＊*＊**＊*＊*＊*＊*＊＊＊*＊＊**＊＊＊＊＊＊＊＊****＊＊＊*＊＊＊*＊＊**＊*＊＊**＊*"〈ﻩcout〈＜＂请选择继续还就是结束:
0:
继续,１:
结束";
ﻩcin>>ｃhiocｅ1;
}
｝
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