os实验三存储管理.docx
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os实验三存储管理
实验三存储管理
1．目的和要求
存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。
请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。
本实验的目的是通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式管理的页面置换算法。
2．实验内容
1．通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。
其地址按下述原则生成：
①50%的指令是顺序执行的；
②25%的指令是均匀分布在前地址部分；
③25%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区一起点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A—E，直到执行320次指令。
2．指令序列变换成页地址流
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]）；
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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。
3.计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。
A.FIFO先进先出的算法
B.LRR最近最少使用算法
C.OPT最佳淘汰算法（先淘汰最不常用的页地址）
D.LFR最少访问页面算法
E.NUR最近最不经常使用算法
3．实验环境
VC语言实现
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VC系统提供函数RAND（）和RANDOMIZE（）来产生。
5．实验运行结果
试验输出如下（输出包括了用户内存从3K到32K的各种不同情况）
代码：
#include
#include
#include
ints,i;//s表示产生的随机数，i表示物理块数
intm,n,h;//循环专用
intk,g,f;//临时数据
intsum;//缺页次数
floatr;//rate命中率
intp[320];//page页数
inta[320];//执行的指令
intpb[32];//physicalblock用户内存容量（物理块）
voidinitialization（）;
voidFIFO（）;
voidLRU（）;
voidLFU（）;
voidline（）;
voidstart（）;
voidend（）;
voidmain（）
{
start（）;
srand（（int）time（NULL））;//以计算机当前时间作为随机数种子
for（n=0;n<320;n+=3）
{
s=rand（）%320+0;//随机产生一条指令
a[n]=s+1;//顺序执行一条指令
s=rand（）%（a[n]+1）;//执行前地址指令M`
a[n+1]=s+1;
s=rand（）%（319-a[n+1]）+（a[n+1]+1）;
a[n+2]=s;
}
for（n=0;n<320;n++）
p[n]=a[n]/10;//得到指令相对的页数
printf（"物理块数\tFIFO\t\tLRU\t\tLFU\n"）;
line（）;
for（i=4;i<=32;i++）
{
printf（"\n%2d：
",i）;
FIFO（）;
LRU（）;
LFU（）;
}
end（）;
}
voidinitialization（）//用户内存及相关数据初始化
{
for（n=0;n<32;n++）
pb[n]=-1;
sum=0;
r=0;
k=0;
g=-1;
f=-1;
}
voidFIFO（）//先进先出置换算法
{
inttime[32];//定义进入内存时间长度数组
intmax;//max表示进入内存时间最久的，即最先进去的
initialization（）;
for（m=0;mtime[m]=m+1;
for（n=0;n<320;n++）
{
k=0;
for（m=0;mif（pb[m]==p[n]）//表示内存中已有当前要调入的页面
{
g=m;
break;
}
for（m=0;mif（pb[m]==-1）//用户内存中存在空的物理块
{
f=m;
break;
}
if（g!
=-1）
g=-1;
else
{
if（f==-1）//找到最先进入内存的页面
{
max=time[0];
for（m=0;mif（time[m]>max）
{
max=time[m];
k=m;
}
pb[k]=p[n];
time[k]=0;//该物理块中页面停留时间置零
sum++;//缺页数+1
}
else
{
pb[f]=p[n];
time[f]=0;
sum++;
f=-1;
}
}
for（m=0;m=-1;m++）
time[m]++;//物理块中现有页面停留时间+1
}
r=1-（float）sum/320;
printf（"\t\t%6.4f",r）;
}
voidLRU（）//最近最少使用算法
{
inttime[32];
intmax;
initialization（）;
for（m=0;mtime[m]=m+1;
for（n=0;n<320;n++）
{
k=0;
for（m=0;mif（pb[m]==p[n]）
{
g=m;
break;
}
for（m=0;mif（pb[m]==-1）
{
f=m;
break;
}
if（g!
=-1）
{
time[g]=0;
g=-1;
}
else
{
if（f==-1）
{
max=time[0];
for（m=0;mif（time[m]>max）
{
k=m;
max=time[m];
}
pb[k]=p[n];
time[k]=0;
sum++;
}
else
{
pb[f]=p[n];
time[f]=0;
sum++;
f=-1;
}
}
for（m=0;m=-1;m++）
time[m]++;
}
r=1-（float）sum/320;
printf（"\t\t%6.4f",r）;
}
voidLFU（）//最少访问页面算法
{
initialization（）;
inttime_lru[32],time[32],min,max_lru,t;
for（m=0;m{
time[m]=0;
time_lru[m]=m+1;
}
for（n=0;n<320;n++）
{
k=0;
t=1;
for（m=0;mif（pb[m]==p[n]）
{
g=m;
break;
}
for（m=0;mif（pb[m]==-1）
{
f=m;
break;
}
if（g!
=-1）
{
time_lru[g]=0;
g=-1;
}
else
{
if（f==-1）
{
if（n<=20）//将最少使用的间隔时间定位个单位
{
max_lru=time_lru[0];//在未达到"一定时间"的要求时，先采用LRU进行页面置换
for（m=0;mif（time_lru[m]>max_lru）
{
k=m;
max_lru=time_lru[m];
}
pb[k]=p[n];
time_lru[k]=0;
sum++;
}
else
{
for（m=0;mfor（h=n-1;h>=n-51;h--）
if（pb[m]==p[h]）
time[m]++;
min=time[0];
for（m=0;mif（time[m]{
min=time[m];
k=m;
}
for（m=0;mif（time[m]==min）
t++;
if（t>1）//若使用次数同样少，将次数相同的页面按照LRU进行页面置换
{
max_lru=time_lru[k];
for（m=0;mif（time_lru[m]>max_lru）
{
k=m;
max_lru=time_lru[m];
}
}
pb[k]=p[n];
time_lru[k]=0;
sum++;
}
}
else
{
pb[f]=p[n];
time_lru[f]=0;
sum++;
f=-1;
}
}
for（m=0;m=-1;m++）
time_lru[m]++;
}
r=1-（float）sum/320;
printf（"\t\t%6.4f",r）;
}
voidline（）//美化程序，使程序运行时更加明朗美观
{
printf（"------------------------------------------------------------------"）;
}
voidstart（）//表示算法开始
{
line（）;
printf（"\n页面置换算法开始\n"）;
printf（"--Designedbylipeilong\n"）;
line（）;
printf（"\n\n"）;
}
voidend（）//表示算法结束
{
printf（"\n"）;
line（）;
printf（"\n页面置换算法结束,\n"）;
line（）;
}
6、小结
在做程序之前一定要认真审题，然后还要查阅书籍，掌握需要用到的知识。
这个程序一改往日的纯DOS运行环境，利用c语言编写可视化程序，能从直观上表达内存分配和回收的全过程，对整体有个深刻的认识。
比如：
画图问题、构建数据结构时出了问题，在编译时的时候遇到重定义问题等等，经过跟别的同学交流和上网查阅资料，一一解决了这些难题，并将为以后的可视化程序的编写积累经验。
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