请求页式存储管理系统.docx
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请求页式存储管理系统
软件学院
操作系统实验报告
专业:
软件工程
班级:
RB软工互152
学号:
201560160226
学生姓名:
王泽华
指导教师:
韩新超
实验四:
请求页式存储管理
一.实验目的
深入理解请求页式存储管理的原理,重点认识其中的地址变换、缺页中断、置换算法等实现思想。
二.实验属性
该实验为综合性、设计性实验。
三.实验仪器设备及器材
普通PC386以上微机
四.实验要求
本实验要求4学时完成。
本实验要求完成如下任务:
(1)建立相关的数据结构:
存储块表、页表等;
(2)实现基本分页存储管理,如分配、回收、地址变换;
(3)在基本分页的基础上实现请求分页存储管理;
(4)给定一批作业/进程,选择一个分配或回收模拟;
(5)将整个过程可视化显示出来。
实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法,针对实验要求完成基本代码编写并完成预习报告、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。
实验后认真书写符合规范格式的实验报告(参见附录A),并要求用正规的实验报告纸和封面装订整齐,按时上交。
五、实验提示
1、本实验虽然不以前面实验为基础,但建议在其界面中继续增加请求页式存储管理功能。
2、数据结构:
内存分配表、页表空间(用数组实现),修改PCB结构增加页表指针、页表长度。
3、存储管理:
编写内存分配、内存回收算法、页面置换算法。
4、主界面设计:
在界面上增加一个请求分页内存分配按钮、请求分页内存回收按钮、装入指定进程的指定页按钮。
触发请求分页内存分配按钮,弹出作业大小输入框,输入后调用内存分配函数,在内存分配表和页表中看到分配的存储块。
触发请求分页内存回收按钮,弹出进程ID输入框,输入后调用内存回收函数,在内存分配表中看到回收后的状态改变。
5、功能测试:
从显示出的内存分配表和页表,可查看操作的正确与否。
六、实验步骤
(1)任务分析:
1.最佳页面置换算法(OPT):
其所选择的被淘汰页面,将是以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面。
采用最佳置换算法,通常可保证获得最低的缺页率。
2.最近最久未使用(LRU)算法:
当需要置换一页时,选择在最近一段时间里最久没有使用过的页面予以置换。
(2)程序设计:
程序功能模块图如下:
(1)在同一进程中的各个线程,都可以共享该进程所拥有的资源,这表现在:
所有线程都具有相同的地址空间(进程的地址空间)。
此外我们应该还要用控制语句,控制线程的同步执行。
2. 这个实验是要求我们采用算法模拟分页存储管理技术的FIFO和LRU算法。
所以我们应该先生成地址序列,有了地址序列,我们要找到它所在的虚页,然后通过查找实页,再判断下一步动作。
假如要访问的虚页不在内存中,不命中,我们要替换实页内容。
根据FIFO算法,直接替换最早进入内存中的那一页就可以了。
所以可以设立一个循环指针,记录那个最早进入内存中的那页。
而对于LRU算法,我们要替换是到现在为止最长时间没被访问的页,在这里我们可以用一个队列来表示内存。
把最久没使用的页放在队头,然后替换进去的页放在队尾就可以了。
假如要访问的虚页在内存中,明显是命中。
对于FIFO算法,不处理,而对于LRU算法,我们还要把他的权值置0。
(2)系统功能流程图:
NN
YY
YY
NN
(3)算法分析
1.先进先出 定义一个队列存放页面,头指针记录最先进入队列的页面的位置,每次替换头指针指向的页面。
2.最近最少使用 定义一个二维数组,一维用来记录页面号,一维用来记录该页面被使用的次数,每次替换最近最少使用的页面
(3)程序结果:
在运行界面选择某个算法,运行结果,如图1,图2所示:
图1
图2
(3)调试与测试:
1.第一道涉及线程的题编译时总是发生错误,原来编译这类程序在原有的编译语言后要加上-pthread.
2.第二个分页算法我们在系统结构课已经做过这个实验,所以有了一定的了解,加上一点修改就能够使用了。
所以没太花功夫。
七、实验总结
通过实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法,了解了虚拟存储技术的特点。
通过对页面、页表、地址转换和页面置换过程的模拟,加深对请求调页系统的原理和实现过程的理解,也知道了几种算法的效率,也验证了LRU算法的命中率平均的比FIFO算法要高。
通过本次实验,我收获了很多。
我了解到编写程序不是首要任务,而是一种实现手段。
我们最重要的是如何做好需求分析和理清思路,做出正确、简介的流程设计,这样可以达到事半功倍的效果。
八、附录
//#include
//#include
#include"stdio.h"
#include
#include
#defineN16
#definenum5/*进程分配物理块数目*/
intA[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,5,2,3,2,7,8,1,4};/*页表映像*/
typedefstructpage
{intaddress;/*页面地址*/
structpage*next;
}page;
structpage*head,*run,*rear;
voidjccreat()/*进程分配物理块*/
{inti=1;
page*p,*q;
head=(page*)malloc(sizeof(page));p=head;
for(i=1;i<=num;i++){q=(page*)malloc(sizeof(page));
p->next=q;q->address=0;q->next=NULL;p=q;}
rear=p;}intsearch(intn){
page*p;
inti=0;
p=head;
while(p->next)
{
if(p->next->address==n)
{
printf("Getitatthepage%d\n",i+1);
run=p;
return1;}
p=p->next;
i++;
}
return0;
}
voidchangeOPT(intn,intposition)
{
inti;
inttotal=0;
intflag=1;
intdistance[num];
intMAX;
intorder=0;
page*p,*q;
p=head->next;
q=head->next;
for(i=0;idistance[i]=100;
i=0;
while(p)
{
if(p->address==0)
{flag=0;
break;}
p=p->next;
i++;
}
if(!
flag)
{p->address=n;
printf("Changethepage%d\n",i+1);
}
else
{
while(q)
}
for(i=position;i{if(q->address==A[i])
distance[total]=i-position;}
total++;
q=q->next;
}
MAX=distance[0];
for(i=0;i{
if(distance[i]>MAX)
{
MAX=distance[i];
order=i;
}
}
printf("Changethepage%d\n",order+1);
i=0;
while(p)
{
if(i==order)
p->address=n;
i++;
p=p->next;
}
}
voidchangeLRU(intn)
{
inti=0;
intflag=1;
page*p,*delect;
p=head->next;
while(p)
{
if(p->address==0)
{flag=0;
p->address=n;
printf("Changethepage%d\n",i+1);
break;}
p=p->next;
i++;
}
if(flag)
{
delect=head->next;
head->next=delect->next;
printf("Delectfromthehead,andaddnewtotheend.\n");
delect->address=n;
rear->next=delect;
rear=delect;
rear->next=NULL;
}
}
floatOPT()
{
inti;
intlose=0;
floatlosef;
floatpercent;
for(i=0;i{
if(search(A[i])==0)
{
lose++;
changeOPT(A[i],i);
}
}
losef=lose;
percent=1-(losef/N);
returnpercent;
}
floatLRU()
{
inti;
intlose=0;
floatlosef;
floatpercent;
page*p;
for(i=0;i{
if(search(A[i])==0)
{
lose++;
changeLRU(A[i]);
}
else
{
p=run->next;
run->next=p->next;
rear->next=p;
rear=p;
rear->next=NULL;
printf("Moveittoendofqueue.\n");
}
}
losef=lose;
percent=1-(losef/N);
returnpercent;
}
main()/*主函数部分*/
{floatpercent;
intchoice;
printf("Selectthearithmetic:
\n
(1)OPT\n
(2)LRU\nyourchoiceis:
");
scanf("%d",&choice);/*选择页面置换算法*/
jccreat();/*创建进程*/
if(choice==1)/*采用OPT算法置换*/
{percent=OPT();/*计算OPT时的缺页率*/
printf("ThepercentofOPTis%f",percent);}
elseif(choice==2)/*采用LRU算法置换*/
{percent=LRU();/*计算LRU时的缺页率*/
printf("ThepercentofOPTis%f",percent);
elseprintf("Yourchoiceisinvalid.");
getch();
}