页面置换 操作系统实验报告.docx
《页面置换 操作系统实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《页面置换 操作系统实验报告.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
页面置换操作系统实验报告
实验二页面置换算法实现
一、实验目的
(1)了解内存分页管理策略
(2)掌握调页策略
(3)掌握一般常用的调度算法
(4)学会各种存储分配算法的实现方法。
(5)了解页面大小和内存实际容量对命中率的影响。
二、实验内容
采用页式分配存储方案,通过分别计算不同算法的命中率来比较算法的优劣,
同时也考虑页面大小及内存实际容量对命中率的影响,设计一个虚拟存储区和内
存工作区,并使用下述算法来模拟实现页面的置换:
1.先进先出的算法(FIFO)
2.最近最久未使用算法(LRU)
3.最佳置换算法(OPT)
实验分析
在进程运行过程中,若其所访问的页面不存在内存而需要把它们调入内存,
但内存已无空闲时,为了保证该进程能够正常运行,系统必须从内存中调出一页
程序或数据送磁盘的对换区中。
但应调出哪个页面,需根据一定的算法来确定,
算法的好坏,直接影响到系统的性能。
一个好的页面置换算法,应该有较低的页面更换频率。
2.1先进先出(FIFO)页面置换算法
当需要访问一个新的页面时,首先查看物理块中是否就有这个页面,若要查
看的页面物理块中就有,则直接显示,不需要替换页面;如果要查看的页面物理
块中没有,就需要寻找空闲物理块放入,若存在有空闲物理块,则将页面放入;
若没有空闲物理块,则替换页面。
并将物理块中所有页面timer++。
2.2最近久未使用(LRU)置换算法的思路
最近久未使用置换算法的替换规则,是根据页面调入内存后的使用情况来进
行决策的。
该算法赋予每个页面一个访问字段,用来记录一个页面自上次被访问
以来所经历的时间,当需淘汰一个页面的时候选择现有页面中其时间值最大的进
行淘汰。
2.3最佳(OPT)置换算法的思路
其所选择的被淘汰的页面,是以后不使用的,或者是在未来时间内不再被访
问的页面,采用最佳算法,通常可保证获得最低的缺页率。
3、实验流程
3.1系统功能图
图3-1系统功能图
3.2算法流程图
1)先进先出(FIFO)页面置换算法流程图
图3-2先进先出页面置换算法流程图
2)最近久未使用(LRU)置换算法
图3-3最近久未使用置换算法流程图
3)最佳(OPT)置换算法
图3-4最佳置换算法流程图
4、源程序
#include
#include
#include
#include
#defineL20//页面长度最大为20
intM;//内存块
structPro//定义一个结构体
{
intnum,time;
};
Input(intm,Prop[L])//打印页面走向状态
{
cout<<"请输入页面长度(10~20):
";
do
{
cin>>m;
if(m>20||m<10)
{cout<cout<<"页面长度必须在10~20之间"<cout<<"请重新输入L:
";
}
elsebreak;
}while
(1);
inti,j;
j=time(NULL);//取时钟时间
srand(j);//以时钟时间j为种子,初始化随机数发生器
cout<cout<<"输出随机数:
"<cout<for(i=0;i{
p[i].num=rand()%10;//产生0到9之间的随机数放到数组p中
p[i].time=0;
cout<
}
cout<returnm;
}
voidprint(Pro*page1)//打印当前的页面
{
Pro*page=newPro[M];
page=page1;
for(inti=0;icout<cout<}
intSearch(inte,Pro*page1)//寻找内存块中与e相同的块号
{
Pro*page=newPro[M];
page=page1;
for(inti=0;ireturn-1;
}
intMax(Pro*page1)//寻找最近最长未使用的页面
{
Pro*page=newPro[M];
page=page1;
inte=page[0].time,i=0;
while(i{
if(ei++;
}
for(i=0;ireturn-1;
}
intCount(Pro*page1,inti,intt,Prop[L])//记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度
{
Pro*page=newPro[M];
page=page1;
intcount=0;
for(intj=i;j{
if(page[t].num==p[j].num)break;//当前页面再次被访问时循环结束
elsecount++;//否则count+1
}
returncount;//返回count的值
}
intmain()
{
intc;
intm=0,t=0;
floatn=0;
Prop[L];
m=Input(m,p);//调用input函数,返回m值
cout<<"请输入分配的物理块m(2~6):
";
cout<do{
cin>>M;
if(M>6||M<2)
{cout<cout<<"物理块m必须在2~6之间"<cout<<"请重新输入m:
";}
elsebreak;
}while
(1);
Pro*page=newPro[M];
do{
for(inti=0;i{page[i].num=0;
page[i].time=m-1-i;
}
i=0;
cout<cout<<"1:
FIFO页面置换2:
LRU页面置换"<cout<<"3:
OPT页面置换4:
退出"<cout<<"请选择页面置换算法:
"<cin>>c;
if(c==1)//FIFO页面置换
{
n=0;
cout<<"FIFO算法页面置换情况如下:
"<cout<while(i{
if(Search(p[i].num,page)>=0)//当前页面在内存中
{
cout<
cout<<"不缺页"<i++;//i加1
}
else//当前页不在内存中
{
if(t==M)t=0;
else
{
n++;//缺页次数加1
page[t].num=p[i].num;//把当前页面放入内存中
cout<
print(page);//打印当前页面
t++;//下一个内存块
i++;//指向下一个页面
}
}
}
cout<cout<<"缺页次数:
"<"<}
if(c==2)//LRU页面置换
{
n=0;
cout<<"LRU算法页面置换情况如下:
"<cout<while(i{
inta;
t=Search(p[i].num,page);
if(t>=0)//如果已在内存块中
{page[t].time=0;//把与它相同的内存块的时间置0
for(a=0;aif(a!
=t)page[a].time++;//其它的时间加1
cout<
cout<<"不缺页"<}
else//如果不在内存块中
{
n++;//缺页次数加1
t=Max(page);//返回最近最久未使用的块号赋值给t
page[t].num=p[i].num;//进行替换
page[t].time=0;//替换后时间置为0
cout<
print(page);
for(a=0;aif(a!
=t)page[a].time++;//其它的时间加1
}
i++;
}
cout<cout<<"缺页次数:
"<"<}
if(c==3)//OPT页面置换
{
n=0;
cout<<"OPT算法置换情况如下:
"<cout<while(i{
if(Search(p[i].num,page)>=0)//如果已在内存块中
{
cout<
cout<<"不缺页"<i++;
}
else//如果不在内存块中
{
inta=0;
for(t=0;tif(page[t].num==0)a++;//记录空的内存块数
if(a!
=0)//有空内存
{
intq=M;
for(t=0;tif(page[t].num==0&&q>t)q=t;//把空内存块中块号最小的找出来
page[q].num=p[i].num;
n++;
cout<
print(page);
i++;
}
else
{
inttemp=0,s;
for(t=0;tif(temp{
temp=Count(page,i,t,p);
s=t;}//把找到的块号赋给s
page[s].num=p[i].num;
n++;
cout<
print(page);
i++;
}
}
}
cout<cout<<"缺页次数:
"<"<}
if(c==4)break;
}while(c==1||c==2||c==3);
return0;
}
五、实验结果
5.1程序主界面
运行程序后,将会提示用户输入页面长度,长度在10到20之间。
当用户输入长度(以12为例)后,系统将会显示随机数。
系统提示用户输入分配的物理块,用户输入数据(以3为例)。
程序主界面运行图如图5-1所示。
图5-1程序主界面
5.2先进先出(FIFO)页面置换算法运行结果
选择算法1之后,进入算法1的操作。
系统会显示算法的页面置换情况。
先来先服务算法的运行图如图5-2所示。
图5-2先进先出页面置换算法运行结果图
5.3最近久未使用(LRU)置换算法运行结果
选择算法2之后,进入算法2的操作。
系统会显示算法的页面置换情况。
最近久未使用的运行图如图5-3所示。
图5-3最近久未使用置换算法运行结果图
4)最佳(OPT)置换算法运行结果
选择算法3之后,进入算法3的操作。
系统会显示算法的页面置换情况。
最近久未使用的运行图如图5-4所示。
图5-4最佳置换算法运行结果图
4、总结
通过本次实验,我对页面置换算法的了解更加的深刻。
页面置换算法主要有以下置换算法:
OPT(最佳置换算法)、FIFO(先进先出置换算法)、LRU(最近最久未使用算法)。
在进程运行过程中,若其访问的页面不在内存而需把它们调入内存,但内存以无空闲空间时,为了保证该进程能正常的运行,系统必须从内存中调出一页程序或数据送磁盘的兑换区中,但应将哪个页面调出,需根据一定的算法来确定。
WelcomeTo
Download!
!
!
欢迎您的下载,资料仅供参考!
WelcomeTo
Download!
!
!
欢迎您的下载,资料仅供参考!