模拟操作系统的页面置换实验报告模板.docx
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模拟操作系统的页面置换实验报告模板
一、综设计实验题目：
模拟操作系统的页面置换
二、中文摘要：
了解页面置换的概念。
理解页面置换的算法。
加深对页面置换算法的理解。
锻炼知识的运用能力和实践能力。
掌握用随机数生成满足一定条件的指令地址流的方法。
关键词：
页面置换先进先出置换算法（FIFO）OPT算法RLU算法C++
三、前言
实验目的
1、掌握操作系统的页面置换过程，加深理解页式虚拟存储器的实现原理。
2、掌握用随机数生成满足一定条件的指令地址流的方法。
3、掌握页面置换的模拟方法。
实验要求与内容
1、采用一种熟悉的语言，如C、PASCAL或C++等，编制程序，最好关键
代码采用C/C++，界面设计可采用其它自己喜欢的语言。
2、模拟操作系统采用OPT、FIFO和LRU算法进行页面置换的过程。
3、设程序中地址范围为0到32767，采用随机数生成256个指令地址，满
足50%的地址是顺序执行，25%向前跳，25%向后跳。
为满足上述条件，
可采取下列方法：
设d0=10000，第n个指令地址为dn，第n+1个指令地址
为dn+1，n的取值范围为0到255。
每次生成一个1到1024范围内的随机
数a，如果a落在1到512范围内，则dn+1=dn+1。
如果a落在513到768
范围内，则设置dn+1为1到dn范围内一个随机数。
如果a落在769到1024
范围内，则设置dn+1为dn到32767范围内一个随机数。
例如：
srand（）;初始化一个随机函数。
a[0]＝10*rand（）/32767*255+1;a[1]=10*rand（）/32767*a[0]…语句可用来
产生a[0]与a[1]中的随机数。
或采用以下方式：
（1）通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。
指令的
地址按下述原则生成：
A：
50%的指令是顺序执行的
B：
25%的指令是均匀分布在前地址部分
C：
25%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取一起点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：
重复步骤A-E，直到320次指令
（2）将指令序列变换为页地址流
设：
页面大小为1K；
用户内存容量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。
4、页面大小的取值范围为1K，2K，4K，8K，16K。
按照页面大小将指令
地址转化为页号。
对于相邻相同的页号，合并为一个。
四、实验设计
1.产生访问页面的序列，保存在数组queue中
2.FIFO（先进先出）算法
数组queue_f表示物理内存中的内容
As为页面置换计数器
图1
3．LRU（最近最久未使用）算法
数组queue_f表示物理内存中的内容
数组queue_t与queue_f对应为其进入内存未使用的时间标志
As为页面置换计数器
图2
4．Opt算法
数组queue_f表示物理内存中的内容
数组queue_t与queue_f对应为其后续页面访问序列出现的第一位置
As为页面置换计数器
五、实验实现
voidCMyDlg:
:
OnFIFO（）
{
CStringstr1="";
CStringstr2="";
intb;
intm=0;
intas=0;//置换页面计数
boolx;//页面是否需要置换
if（m_capm{
m_list.ResetContent（）;
UpdateData（0）;
for（inti=0;i{
str1="";
str2="";
x=true;
for（intk=0;k{
if（queue[i]==queue_f[k]）
{
x=false;//判断物理块中是不是有跟当前须替换的页面
break;
}
}//如果没有且无空闲的页面，则需要置换
if（x）
{
inta;
a=（i-m）%m_capm;
queue_f[a]=queue[i];
as++;
}
else
m++;
intmm;
if（melsemm=m_capm;
for（intj=0;j{
b=queue_f[j];
str2.Format（"%d",b）;
str1=str1+""+str2;
}
m_list.InsertString（-1,str1）;
}
m_zhihuanshu=as;
m_zhihuanlv=（double）as/count;
if（（as-m_capm）<=0）
{
m_queyeshu=0;
m_queyelv=0;
}
else
{
m_queyeshu=as-m_capm;
m_queyelv=（double）（as-m_capm）/count;
}
UpdateData（0）;
}
else
MessageBox（"页面总数小于物理块，不需要进行交换操作！
"）;
}
voidCMyDlg:
:
OnLRU（）
{
intas=0;//置换页面计数
boolx;//页面是否需要置换
inta,b;
intm=0;
CStringstr1="";
CStringstr2="";
if（m_capm{
m_list.ResetContent（）;
UpdateData（0）;
for（inti=0;i{
str1="";
str2="";
x=true;
for（intk=0;k{
if（queue[i]==queue_f[k]）
{
queue_t[k]=0;
for（intj=0;j{
if（j!
=k）
queue_t[j]++;//使物理块中的每个未使用页面的时间增一
}
x=false;//判断物理块中是不是有跟当前须替换的页面
m++;
break;
}
}//如果没有且无空闲的页面，则需要置换
if（x）
{
intc=0,d;
if（（i-m）{
a=i-m;
}//当前物理页面未填满时直接装入
else
{
d=queue_t[0];
for（inth=0;h{
if（d{
d=queue_t[h];
c=h;
}
}
a=c;//找出物理块中最久未使用的页面号
}
queue_f[a]=queue[i];//将其替换
queue_t[a]=0;
for（k=0;k{
if（k!
=a）
queue_t[k]++;//使物理块中的每个未改变页面的时间增一
}
as++;
}
intmm;
if（melsemm=m_capm;
for（intj=0;j{
b=queue_f[j];
str2.Format（"%d",b）;
str1=str1+""+str2;
}
m_list.InsertString（-1,str1）;
}
m_zhihuanshu=as;
m_zhihuanlv=（double）as/count;
if（（as-m_capm）<=0）
{
m_queyeshu=0;
m_queyelv=0;
}
else
{
m_queyeshu=as-m_capm;
m_queyelv=（double）（as-m_capm）/count;
}
UpdateData（0）;
}
else
MessageBox（"页面总数小于物理块，不需要进行交换操作！
"）;
}
voidCMyDlg:
:
Onopt（）
{
intas=0;//置换页面计数
boolx;//页面是否需要置换
intopu;//当前占有的页面数
opu=0;
intb;
intm=0;
CStringstr1="";
CStringstr2="";
if（m_capm{
m_list.ResetContent（）;
UpdateData（0）;
for（inti=0;i{
str1="";
str2="";
x=true;
for（intk=0;k{
if（queue[i]==queue_f[k]）
{
x=false;//判断物理块中是不是有跟当前须替换的页面
break;
}
}
if（（x）&&（opu{
queue_f[opu]=queue[i];opu++;
}//如果没有且无空闲的页面，则需要置换
if（（x）&&（opu==m_capm））
{//找最晚出现的页面号
for（intnumber=0;number{
for（intnum=i;num{
if（queue_f[number]==queue[i]）
queue_t[number]=i;
}
if（num==count）
queue_t[nu
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