自操作系统课程设计请求页式存储管理Word文件下载.docx
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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。
计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。
先进先出的算法 （FIFO）；
最近最少使用算法（ＬＲＲ）；
最少访问页面算法（LFR）；
最近最不经常使用算法（NUR）。
3．实验环境
每个学生一台微机，需要安装wiｎdｏwｓ98或winｄows２000操作系统,配备VＣ、VB、ｊaｖａ或Ｃ编程语言,每个学生上机时间不少于2４个小时。
（1）、分页请求系统
ﻩ为了能实现请求调页和置换功能，系统必须提供必要的硬件支持,其中，最重要的是：
（１）请求分页的页表机制。
它是在分页的页表机制上增加若干个项而形成的,作为请求分页的数据结构;
（２）缺页中断机构。
每当用户程序要访问的页面尚未调入内存时，便产生一缺页中断,以请求OＳ将所缺的页面调入内存;
（3）地址变换机构。
它同样是在分页的地址变换机构的基础上发展形成的。
为了实现请求调页还须得到ＯＳ的支持,在实现请求调页功能时，石油OS将所需的页从外存调入内存;
在实现置换功能时,也是由OS将内存的某些页调至外存。
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.自己对算法的理解
㈠ FＩFO页面置换算法
⑴原理简述
①在分配内存页面数（AP）小于进程页面数（ＰP）时,当然是最先运行的AP个页面放入内存。
②这时有需要处理新的页面，则将原来内存中的ＡＰ个页面最先进入的调出（是以称为FIFO），然后将新页面放入。
③以后如果再有新页面需要调入,则都按⑵的规则进行。
算法特点:
所使用的内存页面构成一个队列。
㈡LRU页面置换算法
⑴原理算述
①当分配内存页面数（AP）小于进程页面数（PＰ）时,当然是把最先执行的AＰ个页面放入内存。
②当需要调页面进入内存，而当前分配的内存页面全部不空闲时，选择将其中最长时间没有用到的那个页面调出，以空出内存来放置新调入的页面（称为LRＵ）。
算法特点：
每个页面都有属性来表示有多长时间未被CPU使用的信息。
㈢ＬFU即最不经常使用页置换算法
1原理简述
要求在页置换时置换引用计数最小的页,因为经常使用的页应该有一个较大的引用次数。
但是有些页在开始时使用次数很多，但以后就不再使用,这类页将会长时间留在内存中，因此可以将引用计数寄存器定时右移一位，形成指数衰减的平均使用次数。
LRU算法的硬件支持
把ＬRＵ算法作为页面置换算法是比较好的，它对于各种类型的程序都能适用,但实现起来有相当大的难度,因为它要求系统具有较多的支持硬件。
所要解决的问题有:
ﻩ1.一个进程在内存中的各个页面各有多久时间未被进程访问;
ﻩﻩ2.如何快速地知道哪一页最近最久未使用的页面。
为此，须利用以下两类支持硬件：
（1）寄存器
用于记录某进程在内存中各页的使用情况。
实页/R
R７
R6
R5
R4
Ｒ3
R2
R1
Ｒ0
1
１
０
2
３
O
４
5
6
1
7
8
（2）栈
可利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。
每当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出,将它压入栈顶。
LFU算法并不能真正反映出页面的使用情况,因为在每一时间间隔内，只是用寄存器的一位来记录页的使用情况,因此，访问一次和访问10０00次是等效的。
㈣NUR页面置换算法
所谓“最近未使用”，首先是要对“近”作一个界定，比如CLEＡＲ_PERIOD=50，便是指在CPU最近的50次进程页面处理工作中,都没有处理到的页面。
那么可能会有以下几种情况:
①如果这样的页面只有一个，就将其换出,放入需要处理的新页面。
②如果有这样的页面不止一个,就在这些页面中任取一个换出（可以是下标最小的,或者是下标最大的）,放入需要处理的页面。
③如果没有一个这样的页面,就随意换出一个页面（可以是下标最小的，或者是下标最大的）。
有一个循环周期，每到达这个周期，所有页面存放是否被ＣPU处理的信息的属性均被置于初始态（没有被访问）。
６．实验流程图
7.实验运行结果
等等。
8．实验源程序
#include<
ioｓtrｅaｍ>
tｉmｅ．ｈ>
usｉngnaｍesｐaｃestｄ;
coｎｓt ｉntＭaｘNuｍ=３20;
//指令数
const iｎtM=5;
//内存容量
iｎtＰaｇeOrdｅr[MaｘＮｕm];
//页面请求
int Sｉｍuｌａte［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
iｎt PａgeCoｕnｔ1[32]；
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＜Ｍ;
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
ﻩ{
ﻩｆ=ｔｒue;
ﻩ｝
ﻩ}
rｅturnf;
}
ｉｎｔ IｓＥｘｉtLＲU（int ｉ）//LRU算法中判断新的页面请求是否在内存中
ﻩintf=-１;
fｏr（inｔj＝0;
ｊ＜M;
{
ﻩ if（Sｉmulate[i-1］[j]==PagｅＯrdｅr［i]）
{
ﻩ f=j;
ﻩ}
}
ﻩrｅｔｕｒnｆ;
｝
intＣoｍpare（）//LRＵ算法找出内存中需要置换出来的页面
｛
ﻩｉntｐ,q;
ﻩp＝PageCouｎt［０];
q=０；
foｒ（iｎｔi=1;
i<
M;
ｉ++）
ﻩ{
ﻩiｆ（p<
ＰagｅＣounｔ[i]）
ﻩ{
ｐ＝PａgeCｏｕnt[i];
ﻩﻩﻩq=ｉ；
ﻩﻩ}
ﻩ｝
reｔurnｑ;
voｉｄInit（） //初始化页框
ｆｏr（iｎｔk=０；
k＜MａｘNum;
k++）
ﻩｉnｔ n=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
ﻩ}
for（inｔｉ=0;
MａｘNuｍ;
i＋+）//初始化页面访问过程
ｆｏr（iｎｔj=0;
j<
j＋+）
ﻩ Ｓimulaｔe［i][j]=-1;
ﻩ }
ﻩ
}
for（ｉntq=0;
q<
M；
ｑ++）/／初始化最久未使用数组
ＰagｅCｏｕｎｔ[q]=０;
voiｄＯｕｔＰut（）//输出
ﻩｉnti,j;
ﻩcoｕt<
<
＂页面访问序列:
"
enｄl;
ﻩfor（j=0;
ＭaxNum；
ﻩｃoｕt<
＜PageOrdeｒ［j]＜<
"
;
coｕt<
ﻩcｏut<
＂页面访问过程（只显示前１0个）:
ｅｎｄl;
ﻩfor（i=０;
i＜10;
i++）
ﻩ｛
ﻩfｏｒ（ｊ=0;
ｊ<
{
ﻩﻩiｆ（Ｓｉmｕlatｅ[ｉ][j]==-１）
ﻩﻩﻩcoｕｔ<
＂ "
eｌｓｅ
ﻩﻩﻩｃouｔ<
Sｉmulaｔｅ[i][j]<
"
；
ﻩｃout<
ｅｎdｌ;
cout<
＜＂缺页数＝"
＜LacｋNuｍ＜<
endｌ;
命中率=＂<
＜PageＲａte<
＜endl;
ｃouｔ<
＜"
--－------－-－---－----－－-－－－-－--－-------－－－-------－----－-----－－-"
voｉdＦIFO（）//FIＦO算法
ﻩiｎtj，ｘ=0,y=0;
ﻩＬacｋＮum=0,
Ｉnit（）；
ｆor（j=0;
j++）//将前五个页面请求直接放入内存中
｛
ﻩﻩｆor（inｔ k=0;
k<
=ｊ;
k+＋）
ﻩ｛
ﻩﻩﻩｉf（j＝=k）
ﻩﻩSimulａte[ｊ][ｋ]=PagｅＯrder[j］；
ﻩeｌsｅ
Ｓiｍuｌａte［j][k］=Siｍulate[j-１][k];
ﻩ
ﻩﻩ／/LackＮuｍ+＋;
｝
ﻩfor（x=Ｍ；
ｘ<
ＭaxNuｍ;
x＋＋）
ﻩfor（ｉnｔｔ＝０;
ｔ＜Ｍ；
t++）//先将前一次页面访问过程赋值给新的页面访问过程
ﻩＳimulａｔe[x][t]＝Sｉmulaｔe[x－1］[t];
ﻩﻩif（!
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
ﻩﻩﻩLackＮum+＋;
ﻩSimulate[x][y%M］=ＰaｇeOrｄeｒ[x];
ﻩﻩy++;
PａgeＲate=1-（（fｌoat）LackNum／（ｆlｏaｔ）MａxNum）;
//算出命中率
ﻩOutPut（）;
ｖoｉd LＲU（）//
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