操作系统实验5 页面置换算法.docx
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操作系统实验5页面置换算法
操作系统实验报告
计算机0703班
200729
实验5页面置换算法
1、实验题目：
页面置换算法（请求分页）
2、实验目的：
进一步理解父子进程之间的关系。
1）理解内存页面调度的机理。
2）掌握页面置换算法的实现方法。
3）通过实验比较不同调度算法的优劣。
4）培养综合运用所学知识的能力。
页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键，通过本次试验理解内存页面调度的机制，在模拟实现FIFO、LRU等经典页面置换算法的基础上，比较各种置换算法的效率及优缺点，从而了解虚拟存储实现的过程。
将不同的置换算法放在不同的子进程中加以模拟，培养综合运用所学知识的能力。
3、实验内容及要求
这是一个综合型实验，要求在掌握父子进程并发执行机制和内存页面置换算法的基础上，能综合运用这两方面的知识，自行编制程序。
程序涉及一个父进程和两个子进程。
父进程使用rand（）函数随机产生若干随机数，经过处理后，存于一数组Acess_Series[]中，作为内存页面访问的序列。
两个子进程根据这个访问序列，分别采用FIFO和LRU两种不同的页面置换算法对内存页面进行调度。
要求：
1）每个子进程应能反映出页面置换的过程，并统计页面置换算法的命中或缺页情况。
设缺页的次数为diseffect。
总的页面访问次数为total_instruction。
缺页率=disaffect/total_instruction
命中率=1-disaffect/total_instruction
2）将为进程分配的内存页面数mframe作为程序的参数，通过多次运行程序，说明FIFO算法存在的Belady现象。
四、程序流程图
5、程序源代码、文档注释及文字说明
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
main（）
{
intp1,p2;inti,j,k,t,m,kk,r1,r2;inttemp1,temp2,temp3;
intdiseffect1=0;intdiseffect2=0;
intk1=0;intk2=0;intf1=0;intf2=0;floatf;
intAccess_series[8];
structone_frame{
intpage_no;
charflag;
};
intmframe=5;
structone_frameM_Frame[5];
for（i=0;iprintf（"yemian:
"）;
for（i=0;i<8;i++）//产生随机数
{Access_series[i]=rand（）%8+1;
printf（"%d",Access_series[i]）;}printf（"\n"）;}
while（（p1=fork（））==-1）;
if（p1==0）
{
for（j=0;j<8;j++）
{r1=Access_series[j];//读入一个逻辑页面
for（k=0;k{if（r1!
=M_Frame[k].page_no）continue;
else
{printf（"havefound!
\n"）;for（i=0;iprintf（"%d",M_Frame[i]）;printf（"\n"）;f1=1;break;}}
if（f1==0）
{diseffect1++;//若不存在，发生缺页，则失效率加1
if（k1{
M_Frame[k1].page_no=r1;//分配一个空的物理页面
M_Frame[k1].flag='Y';
k1++;
for（i=0;i<8;i++）printf（"%d",Access_series[i]）;printf（"\n"）;
printf（"diseffect!
"）;printf（"%d\n",diseffect1）;
for（i=0;iprintf（"%d",M_Frame[i]）;printf（"\n"）;
}
else
{temp1=M_Frame[0].page_no;//物理页面表已满
for（i=1;i<5;i++）
M_Frame[i-1]=M_Frame[i];M_Frame[4].page_no=r1;//淘汰最早进入的M_Frame[0]
//并将所读的逻辑页面调入
for（i=0;i<8;i++）printf（"%d",Access_series[i]）;printf（"\n"）;
printf（"diseffect!
%d\n",diseffect1）;
printf（"lose%d\n",temp1）;
for（i=0;iprintf（"%d",M_Frame[i]）;printf（"\n"）;
}
}
f1=0;
}
f=diseffect1/8.0;//统计缺页率
printf（"diseffectrateofFIFO%f\n",f）;
exit（0）;
}
wait（0）;
for（i=0;iwhile（（p2=fork（））==-1）;//创建子进程2
if（p2==0）
{
for（m=0;m<8;m++）
{
r2=Access_series[m];//读入逻辑页
for（kk=0;kk{
if（r2!
=M_Frame[kk].page_no）//首先在物理页面中查找
continue;
else{
printf（"havefound!
\n"）;//找到
for（t=kk+1;tM_Frame[t-1].page_no=M_Frame[t].page_no;
M_Frame[t-1].page_no=r2;
for（i=0;iprintf（"%d",M_Frame[i].page_no）;printf（"\n"）;
f2=1;
break;}
}
if（f2==0）//没有找到，发生缺页
{
diseffect2++;//缺页率加1
if（k2{
M_Frame[k2].page_no=r2;//选择空页面分配
M_Frame[k2].flag='Y';k2++;
for（i=0;i<8;i++）printf（"%d",Access_series[i]）;printf（"\n"）;
printf（"diseffect!
%d\n",diseffect2）;
for（i=0;iprintf（"%d",M_Frame[i]）;printf（"\n"）;
}
else{//淘汰最近最久未访问的M_Frame[0]
temp3=M_Frame[0].page_no;
for（i=1;iM_Frame[i-1].page_no=M_Frame[i].page_no;
M_Frame[mframe-1].page_no=r2;//将当前页调入
for（i=0;i<8;i++）printf（"%d",Access_series[i]）;printf（"\n"）;
printf（"diseffect%d\n",diseffect2）;;
printf（"lose%d\n",temp3）;
for（i=0;iprintf（"%d",M_Frame[i]）;printf（"\n"）;
}
}
f2=0;
}
f=diseffect2/8.0;//统计失效率
printf（"diseffectrateofLRU%f\n",f）;exit（0）;
}
}
6、运行结果及其说明
FIFO：
8，7，2，4缺页调入，2，8命中，3缺页调入，5缺页淘汰8，调入5；
LRU：
8，7，2，4缺页调入，访问2，把2移到数组尾，访问8，把8移到数组尾，3缺页调入，5缺页，淘汰7，调入5。
七、回答以下问题：
父进程、子进程之间的并发执行的过程
通过完成实验，根据你的体会，阐述虚拟存储器的原理。
写出FIFO算法中出现Belady现象的内存页面访问序列。
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