计算机操作系统页面置换算法实验.docx

1、计算机操作系统页面置换算法实验计算机操作系统实验报告实验题目：页面置换算法院系：公共管理学院班级：信息管理与信息系统一班姓名：周晨妍学号：2014190314指导老师：匡林爱日期：2015年11月22日一题目要求：设计一个虚拟存储区和内存工作区，编程序演示下述算法的具体实现过程，并计算访问命中率：要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现1) 最佳置换算法(OPT)：将以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面换出。2) 先进先出算法(FIFO)：淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。3) 最近最久未使用算法(LRU)：淘汰最近最久未被使用的页

2、面。4)时钟页面置换算法(Clock)二实验目的：1、用C语言编写OPT、FIFO、LRU，Clock四种置换算法。2、熟悉内存分页管理策略。3、了解页面置换的算法。4、掌握一般常用的调度算法。5、根据方案使算法得以模拟实现。6、锻炼知识的运用能力和实践能力。三相关知识：1虚拟存储器的引入： 局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所访问的存储空间也局限于某个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。2虚拟存储器的定义： 虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。3虚拟存储器的实现方式： 分页请求系统，它是在分

3、页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式虚拟存储系统。 请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。4页面分配： 平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。 按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。 考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。5页面置换算法：常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA等。四设计思想：选择置换算法，先输入所有页面号，

4、为系统分配物理块，依次进行置换：OPT基本思想：是用一维数组pagepSIZE存储页面号序列，memerymSIZE是存储装入物理块中的页面。数组nextmSIZE记录物理块中对应页面的最后访问时间。每当发生缺页时，就从物理块中找出最后访问时间最大的页面，调出该页，换入所缺的页面。【特别声明】若物理块中的页面都不再使用，则每次都置换物理块中第一个位置的页面。FIFO基本思想：是用队列存储内存中的页面，队列的特点是先进先出，与该算法是一致的，所以每当发生缺页时，就从队头删除一页，而从队尾加入缺页。或者借助辅助数组timemSIZE记录物理块中对应页面的进入时间，每次需要置换时换出进入时间最小的页

5、面。LRU基本思想：是用一维数组pagepSIZE存储页面号序列，memerymSIZE是存储装入物理块中的页面。数组flag10标记页面的访问时间。每当使用页面时，刷新访问时间。发生缺页时，就从物理块中页面标记最小的一页，调出该页，换入所缺的页面。五流程图：如下页所示6、作业表表1、最佳置换算法页面走向123412512345物理快1111111111333物理快222222222244物理快33444555555缺页中断表2、先进先出置换算法页面走向123412512345物理快1111444555555物理快222211211333物理快33332522244缺页中断表3、最近最久未使用

6、算法页面走向123412512345物理快1111444555333物理快222211211144物理快33332522225缺页中断表4、时钟页面置换算法页面走向123412512345物理快1113311112333物理快222222555555物理快3444444444缺页中断七、程序源代码#includeusing namespace std; void Print(int bc,int blockCount) for(int i=0;iblockCount;i+) coutbci; coutendl; bool Travel(int bc,int blockCount,int x)

7、bool is_found=false; int i; for(i=0;iblockCount;i+) if(bci=x) is_found=true; break; return is_found; void FIFO(int pc,int bc,int pageCount,int blockCount) cout0：先进先出置换算法endl; int i; if(pageCount=blockCount) cout缺页次数为0endl; cout缺页率为0endl; else int noPage=0; int p=0; for(i=0;ipageCount;i+) cout引用页：pci

8、endl; if(!Travel(bc,blockCount,pci) if(iblockCount) bci=pci; else if(p=blockCount) p=0; bcp=pci; p+; noPage+; cout物理快情况：; Print(bc,blockCount); coutendl; cout缺页次数为:noPageendl; cout缺页率为:(float)noPage/pageCountendl; int FoundMaxNum(int a,int n) int k,j; k=a0; j=0; for (int i=0;i=k) k=ai; j=i; return j

9、; void LRU(int pc,int bc,int pageCount,int blockCount) cout1：最近最久未使用算法endl; if(pageCount=blockCount) cout缺页次数为0endl; cout缺页率为0endl; else int noPage=0; int i,j,m; int *bc1=new intblockCount; for(i=0;iblockCount;i+) bc1i=0; for(i=0;ipageCount;i+) cout引用页：pciendl; if(!Travel(bc,blockCount,pci) if(ibloc

10、kCount) bci=pci; for(int p=0;p=i;p+) bc1p+; else for(j=0;jblockCount;j+) bc1j+; int k=FoundMaxNum(bc1,blockCount); bck=pci; bc1k=1; noPage+; cout物理快情况：; Print(bc,blockCount); else if(Travel(bc,blockCount,pci) if(iblockCount) for(j=0;j=i;j+) bc1j+; for(m=0;m=i;m+) if(bcm=pci) break; bc1m=1; bcm=pci;

11、else for(j=0;jblockCount;j+) bc1j+; for(m=0;mblockCount;m+) if(bcm=pci) break; bc1m=1; bcm=pci; coutendl; cout缺页次数为:noPageendl; cout缺页率为:(float)noPage/pageCountendl; delete bc1; void Optiomal(int pc,int bc,int pageCount,int blockCount) cout2：最佳置换算法endl; if(pageCount=blockCount) cout缺页次数为0endl; cout缺

12、页率为0endl; else int noPage=0; int i,j,k; for(i=0;ipageCount;i+) cout引用页：pciendl; if(!Travel(bc,blockCount,pci) if(iblockCount) bci=pci; else int max=0; int blockIndex; for(j=0;jblockCount;j+) for(k=i;k=max) max=k; blockIndex=j; bcblockIndex=pci; noPage+; cout物理快情况：; Print(bc,blockCount); coutendl; co

13、ut缺页次数为:noPageendl; cout缺页率为:(float)noPage/pageCountendl; void NRU(int pc,int bc,int pageCount,int blockCount) cout3：时钟页面置换算法endl; if(pageCount=blockCount) cout缺页次数为0endl; cout缺页率为0endl; else int noPage=0; int i,j; int *bc1=new intblockCount; for(i=0;iblockCount;i+) bc1i=0; for(i=0;ipageCount;i+) co

14、ut引用页：pciendl; if(!Travel(bc,blockCount,pci) for(j=0;jblockCount;j+) if(bc1j=1) bc1j=0; else if(bc1j=0) break; if(j=blockCount-1) j=-1; bcj=pci; bc1j=1; noPage+; cout物理快情况：; Print(bc,blockCount); coutendl; cout缺页次数为:noPageendl; cout缺页率为:(float)noPage/pageCountendl; delete bc1; int main() int pageCou

15、nt,blockCount,i; /*cout*/printf(输入页面数:);/*pageCount; int *pc=new intpageCount; /*cout*/printf(输入页面走向:);/*endl;*/ for(i=0;ipci; /*cout*/printf(输入物理块数:);/*blockCount; cout0：先进先出置换算法endl; cout1：最近最久未使用算法endl; cout2：最佳置换算法endl; cout3：时钟页面置换算法endl; /*cout*/printf(按数字选择算法类别:);/*n) if(n=0) int *bc=new intb

16、lockCount; FIFO(pc,bc,pageCount,blockCount); delete bc; else if(n=1) int *bc=new intblockCount; LRU(pc,bc,pageCount,blockCount); delete bc; else if(n=2) int *bc=new intblockCount; Optiomal(pc,bc,pageCount,blockCount); delete bc; else if(n=3) int *bc=new intblockCount; for(i=0;iblockCount;i+) bci=-1; NRU(pc,bc,pageCount,blockCount); delete bc; else break; delete pc; return 0; 八、运行结果