兰州大学操作系统实验八存储管理模拟题目和答案实验报告.docx
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兰州大学操作系统实验八存储管理模拟题目和答案实验报告
实验报告实验八
实验名称：
存储管理模拟
实验目的：
1.掌握请求分页存储管理系统的基本原理
2.实现一个模拟的虚拟分页存储管理系统
实验要求:
编写一个程序，模拟一个虚拟分页存储管理系统。
其中，由系统随机产生进程；
进程大小、进程到达次序、时间、进程执行轨迹（页面访问顺序）也随机生成，但进程之间必须有并发存在，进程执行时间需有限，进程调度采用时间片轮转算法（以页面模拟）；rss驻留集大小物理块分配策略采取固定分配局部置换；分配算法采用按比例分配算法；调页采用请求调页方式；置换分别采用FIFO、LRU（一直没用）访问次数和简单CLOCK算法（循环链表）标志有没有被访问；
驻留集大小可调，观察驻留集大小对缺页率的影响。
算法思想:
FIFO先进先出法
LRU最久未使用算法
CLOCK简单时钟算法
命中率＝１－页面失效次数／页地址流（序列）长度
驻留集大小可调，观察驻留集大小对缺页率的影响。
结构体定义
包含链表：
空闲页面表忙页面表
包含数组：
进程数组页面号数组
流程图：
否
是
是
是
实验结果分析：
观察数据可看出：
横向：
三种替换算法的命中率由高到底排列应该是LRU>CLOCK>FIFO。
纵向：
进程的驻留级越大，其缺页率就越低。
实验体会：
1.存中进程的多少会影响驻留集大小和缺页中断率。
如果存中进程太多，将导致每个进程的驻留集太小，发生缺页中断的概率很大。
相应地，系统发生抖动的可能性就会很大。
如果在存中保持太少的活动进程，那么所有活动进程同时处于阻塞状态的可能性就会很大，从而降低处理机的利用率。
2.置换算法的好坏将直接影响系统的性能，不适当的置换算法可能导致系统出现“抖动”现象。
常用的页面置换算法：
最佳置换算法、最近最少使用算法、先进先出算法和时钟算法等。
最佳置换算法难以实现但可以成为核对其他算法的标准。
3.也应注意负载问题，解决系统应当保持多少个活动进程驻留在存的问题，即控制多道程序系统的度。
当存中的活动进程数太少时，负载控制将增加新进程或激活一些挂起进程进入存；反之，当存中的进程数太多时，负载控制将暂时挂起一些进程，减少存中的活动进程数。
实验代码：
#include
#include
#include
#include
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineINVALID-1
#definetotal_instruction320//指令流长
#definetotal_vp32//页长
#defineclear_period50
typedefstruct//页面结构
{
intpn,//页面序号
pfn,//页面所在存区的页框号
counter,//单位时间访问次数
time;//上次访问的时间
}pl_type;
pl_typepl[total_vp];//页面结构数组
structpfc_struct{//页面控制结构
intpn,//页面号
pfn;//存区页面的页框号
structpfc_struct*next;//页面指针，用于维护存缓冲区的链式结构
};
typedefstructpfc_structpfc_type;//主存区页面控制结构别名
pfc_typepfc[total_vp],//主存区页面控制结构数组
*freepf_head,//主存区页面控制结构的空闲页面头指针
*busypf_head,//主存区页面控制结构的忙页面头指针
*busypf_tail;//主存区页面控制结构的忙页面尾指针
intdiseffect;//页错误计数器，初次把页面载入主存时也当做页错误
inta[total_instruction];//随即指令流数组
intpage[total_instruction];//指令对应的页面号
intoffset[total_instruction];//指令所在页面中的偏移量
intinitialize（int）;//初始化页面结构数组和页面控制结构数组
intFIFO（int）;//先进先出算法
intLRU（int）;//最近最久未使用算法
intCLOCK（int）;//简单时钟（钟表）算法
intmain（）
{
ints;//随机数
inti;
srand（10*getpid（））;/*每次运行时进程号不同，用来作为初始化随机数队列的"种子"*/
s=（int）（（float）（total_instruction-1）*（rand（）/（RAND_MAX+1.0）））;
printf（"\n--------randinstructionsqueue--------\n"）;
for（i=0;i{
a[i]=s;//任选一指令访问点m
a[i+1]=a[i]+1;//顺序执行一条指令
a[i+2]=（int）（（float）a[i]*（rand（）/（RAND_MAX+1.0）））;//执行前地址指令m'
a[i+3]=a[i+2]+1;//顺序执行一条指令
printf（"%6d%6d%6d%6d\n",a[i],a[i+1],a[i+2],a[i+3]）;
s=（int）（（float）（（total_instruction-1）-a[i+2]）*（rand（）/（RAND_MAX+1.0）））+a[i+2];
}
printf（"--------------------------------------\n"）;
for（i=0;i{
page[i]=a[i]/10;
offset[i]=a[i]%10;
}
printf（"comparethethreemethods:
"）;
printf（"\n--------------------------------------\n"）;
printf（"Rss\tFIFO\tLRU\tCLOCK\n"）;
for（i=4;i<=32;i++）//用户存工作区从4个页面到32个页面
{
printf（"%2d\t",i）;
FIFO（i）;
LRU（i）;
CLOCK（i）;
printf（"\n"）;
}
return0;
}
//初始化页面结构数组和页面控制结构数组
//total_pf;用户进程的存页面数
intinitialize（inttotal_pf）
{
inti;
diseffect=0;
for（i=0;i{
pl[i].pn=i;
pl[i].pfn=INVALID;//置页面所在主存区的帧号为-1.表示该页不在主存中
pl[i].counter=0;//置页面结构中的访问次数为0
pl[i].time=-1;//置页面结构中的上次访问的时间为-1
}
for（i=0;i{
pfc[i].next=&pfc[i+1];//建立pfc[i-1]和pfc[i]之间的
pfc[i].pfn=i;//初始化主存区页面的页框号
}
pfc[total_pf-1].next=NULL;
pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1;
freepf_head=&pfc[0];//主存区页面控制结构的空闲页面头指针指向pfc[0]
return0;
}
//最近最久未使用算法
//inttotal_pf;用户进程的存页面数
intLRU（inttotal_pf）
{
intMinT;//最小的访问时间，即很久没被访问过
intMinPn;//拥有最小的访问时间的页的页号
inti,j;
intCurrentTime;//系统当前时间
initialize（total_pf）;//初始化页面结构数组和页面控制结构数组
CurrentTime=0;
diseffect=0;
for（i=0;i{
if（pl[page[i]].pfn==INVALID）//页面失效
{
diseffect++;//页错误次数加
if（freepf_head==NULL）//无空闲页面
{
MinT=100000;
for（j=0;jif（MinT>pl[j].time&&pl[j].pfn!
=INVALID）
{
MinT=pl[j].time;
MinPn=j;
}
}
freepf_head=&pfc[pl[MinPn].pfn];//最久没被访问过的页被释放
pl[MinPn].pfn=INVALID;//最久没被访问过的页被换出主存
pl[MinPn].time=-1;//最久没被访问过的页的访问时间置为无效
freepf_head->next=NULL;
}
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;//有空闲页面,把相应的页面换入主存，并把pfn改为相应的页框号
pl[page[i]].time=CurrentTime;//令访问时间为当前系统时间
freepf_head=freepf_head->next;//减少一个空闲页面
}
else
pl[page[i]].time=CurrentTime;//命中则刷新该单元的访问时间
CurrentTime++;//系统当前时间加
}
printf（"%6.3f\t",1-（float）diseffect/320）;
return0;
}
//简单时钟算法
//inttotal_pf;用户进程的存页面数
intCLOCK（inttotal_pf）
{
inti;
intuse[total_vp];//使用位
intswap;
swap=0;//发生替换
initialize（total_pf）;
pfc_type*pnext;//时钟指针
pfc_type*head;//队列头指针
pnext=freepf_head;
head=freepf_head;
for（i=0;idiseffect=0;
for（i=0;i
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