虚拟存储器管理方案实验报告.docx

1、虚拟存储器管理方案实验报告虚拟存储器管理方案实验报告 通过请求页式虚存管理中对页面置换 算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的 理解。2.要求：本实验要求使用 C 语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、 并在缺页中断发生时分别使用 FIFO 和 LRU算法进行页面置换的情形。其中虚页的个数可以事 先给定（例如 10 个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如 20 次虚页访 问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。要求程序运行时屏幕能显示出置换过程 中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。程序应允许通过

2、为该进程分配不同的实页数， 来比较两种置换算法的稳定性。二、实验说明1设计中虚页和实页的表示本设计利用 C 语言的结构体来描述虚页和实页的结构。在虚页结构中， pn 代表虚页号，因为共 10 个虚页，所以 pn 的取值范围是 09。pfn 代表实 页号，当一虚页未装入实页时，此项值为 -1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页 的实页号 pfn 。time 项在 FIFO算法中不使用，在 LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。在实页结构中中， pn代表虚页号， 表示 pn 所代表的虚页目前正放在此实页中。pfn 代表实页号， 取值范围（ 0 n-1 ）由动态指派的实页数 n 所决定

3、。 是一个指向实页结构体的指针，用于多个 实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第 4 点。2关于缺页次数的统计为计算命中率， 需要统计在 20 次的虚页访问中命中的次数。为此，程序应设置一个计数器 count ， 来统计虚页命中发生的次数。每当所访问的虚页的 pfn 项值不为 -1 ，表示此虚页已被装入某实页内， 此虚页被命中， count 加 1。最终命中率 =count/20_0 。3LRU算法中“最近最久未用”页面的确定 为了能找到“最近最久未用”的虚页面，程序中可引入一个时间计数器 countime ，每当要访问一个虚页面时， countime 的值加 1，然后将所要访问

4、的虚页的 time 项值设置为增值后的当前countime 值，表示该虚页的最后一次被访问时间。当 LRU算法需要置换时，从所有已分配实页的虚页中找出 time 值为最小的虚页就是“最近最久未用”的虚页面，应该将它置换出去。4算法中实页的组织 因为能分配的实页数 n 是在程序运行时由用户动态指派的，所以应使用链表组织动态产生的多个实 页。为了调度算法实现的方便，可以考虑引入 free 和 busy 两个链表： free 链表用于组织未分配出 去的实页， 首指针为 freehead ，初始时 n 个实页都处于 free 链表中； busy 链表用于组织已分配出 去的实页，首指针为 busyhea

5、d ，尾指针为 busytail ，初始值都为 null 。当所要访问的一个虚页 不在实页中时， 将产生缺页中断。此时若 free 链表不为空， 就取下链表首指针所指的实页， 并分配 给该虚页。若 free 链表为空，则说明 n 个实页已全部分配出去，此时应进行页面置换：对于 FIFO 算法要将 busyhead 所指的实页从 busy 链表中取下，分配给该虚页，然后再将该实页插入到 busy 链表尾部； 对于 LRU算法则要从所有已分配实页的虚页中找出 time 值为最小的虚页， 将该虚页从装载它的那个实页中置换出去，并在该实页中装入当前正要访问的虚页。三、程序流程图三个模块的流程图1登录模

6、块2参数输入模块开始打开 w accept 窗口关闭 w input 窗口3算法实现模块开始打开 w input 窗口关闭 w accept 窗口输入当前磁头位置输入各磁道号位置四、主要程序清单模块之间的调用关系#include#include#includeint producerand(int remainder);void initprocess;void chosedisplace;struct linknode fifo(struct linknode head,int randcount);void Optimal(struct linknodehead,int randproce

7、ss);struct linknodeLRU(struct linknode head,int randprocess);struct linknodeinitlink;void choestey;int allotment(struct linknode head);bool checkfifooptimal(struct linknodehead,int checkpage);void recover(struct linknode head,int randprocess);void recovermemory;int process1020;/ 数组的横坐标为进程序列，纵坐标为每个进程

8、的页号int processallotment6;/ 存储每个进程已经分配的块数int finishp6;/ 标志进程是否完成( 1 完成 0 不完成)int finishprocess=0;/ 进程完成的个数int findpage6;/ 每个进程命中的个数struct linknode plinkhead6;struct linknode plink6;int memoryallotment6;int stey=0;struct linknodestruct linknode linkper;/ 空链表的前驱指针int page;int processpage;int used;int m

9、emorypage;struct linknode link;/ 空链表的后继指针struct linknode processper;/ 进程的前去指针struct linknode process;/ 进程的后继指针;int mainstruct linknode head=initlink;initprocess;choestey;int re=allotment(head);if(re=0)printf(“ 内存分配出现问题。”);system(“pause”);chosedisplace;recovermemory;system(“pause”);void recovermemory

10、int n=0;printf(“ 是否回收全部已分配的内存空间 ?n 回收输入 1，不回收输入 2n”); scanf(“d”,n);if(n=1)for(int i=1;iused=0; head=head-process;void choesteyprintf(“ 请选择置换算法 n”);printf(“1 表示 FIFOn2 表示 Optimaln3 表示 LRUn”); bool flag=true;while(flag)scanf(“d”,stey);switch(stey)case 1:printf(“ 您选择的是 FIFO 替换算法 n”);flag=false; break;c

11、ase 2:printf(“ 您选择的是 Optimal 替换算法 n”);flag=false;break;case 3:printf(“ 您选择的是 LRU 替换算法 n”);flag=false;break; default :printf(“ 输入错误，请重新输入 n”);void chosedisplace/ 选择置换算法struct linknode head;int randcount;/ 进程序号bool find;while(finishprocessmemorypage,p-processpage,p-page); p=p-process;for(int i=1;ipage

12、=checkpage)return true;head=head-process;head=head-process;head=head-process;head=head-process;elsehead=head-process;return false;struct linknodeLRU(struct linknode head,int randprocess)struct linknode bhead;bhead=head;while(head-process!=0)if(head-page=processrandprocessprocessallotmentrandprocess+

13、1) break;else head=head-process; if(head-page!=processrandprocessprocessallotmentrandprocess+1)/ 没找到bhead-page=processrandprocessprocessallotmentrandprocess+1;head-process=bhead;bhead-processper=head;bhead=bhead-process;bhead-processper=0;head-process=0;head-process-processper=head-processper;head-p

14、rocess-processper=head-processper;head-process-processper=head-processper;head-process-processper=head-processper;plinkrandprocess=plinkrandprocess-process;return bhead;else/找到了if(head=bhead)/ 头head-processper=plinkrandprocess;plinkrandprocess-process=head;plinkrandprocess=plinkrandprocess-process;h

15、ead=head-process;head-processper=0;plinkrandprocess-process=0;findpagerandprocess+;return head;elseif(head-process=0)/尾findpagerandprocess+;return bhead;else/中间head-processper-process=head-process;head-process=0;head-processper=plinkrandprocess;plinkrandprocess-process=head;plinkrandprocess=plinkran

16、dprocess-process;findpagerandprocess+;return bhead;void Optimal(struct linknodehead,int randprocess)struct linknode map;map=head;int ma=1,i;while(head!=0)for(i=processallotmentrandprocess+1;ipage)break;if(ima)ma=i;map=head;head=head-process;map-page=processrandprocessprocessallotmentrandprocess+1;st

17、ruct linknodefifo(struct linknodehead,int randprocess)struct linknodephead;/ 改变后的头指针phead=head;head-page=processrandprocessprocessallotmentrandprocess+1;while(head-process!=0)head=head-process;head-process=phead;phead-processper=head;phead=phead-process;head=head-process;head-process=0;phead-process

18、per=0;return phead;int allotment(struct linknode head)/ 为进程分配内存int allotsum=0;/ 已经分配完进程的个数号： 号： dn“,head-memorypage,head-processpage,head-page);号： 号： dn”,head-memorypage,head-processpage,head-page);int randprocess;/当前要分配内存的进程标号bool boolallot6;for(int i=1;iused=0)if(processallotmentrandprocess=0)plin

19、kheadrandprocess=head;plinkrandprocess=head;plinkrandprocess-processper=0;plinkrandprocess-process=0;head-processpage=randprocess;plinkrandprocess-page=processrandprocess1;head-used=1;printf(“ 内 存 块 号 ： dt 进 程 号 ： dthead=head- link;memoryallotmentrandprocess+;findpagerandprocess+;elseboolchecksame=c

20、heckfifooptimal(plinkheadrandprocess,processrandprocessprocessallotmentrandprocess+1);if(checksame=false)head-used=1;head-process=0;head-processper=plinkrandprocess;plinkrandprocess- process=head;head-processpage=randprocess;head-page=processrandprocessprocessallotmentrandprocess+1;plinkrandprocess=

21、plinkrandprocess-process;printf(” 内 存 块 号 ： dt 进 程 号 ： dt号： dn“,head-memorypage,head-processpage,head-page);head=head-link;memoryallotmentrandprocess+;findpagerandprocess+;elseif(stey=3) plinkheadrandprocess=LRU(plinkheadrandprocess,randprocess);p-memorypage=1;p-memorypage=1;VV!+LUnSlOIle(=ssojdpuej

22、uinoejLULu)j!S ! ,=ssojdpuejdqs!uu!+ssojdqsuu!4=ssojdpuej;OIleIOOq!+LUnSlOIle!(ssojdpuej111u? 障準(强G P S JHUUd(ssojdpuejssojd=ssojdpuejuinoessojd)j!：0 UJnlal!(ssojdpuej111u? 渝莎强G P S JHUUd (O=PEoII”!：0 UJnlal!(ssojdpuej111u? 渝莎强G P S JHUUdS!+ssojdpuejuinoessojd!+ssojdpuej6edpuu s boolallotrandprocess

23、=true;printf(” 进程 d 分配成功 n“,randprocess);struct linknode p;printf(” 初始内存分配情况： n“);for(int i=1;imemorypage,p-processpage,p-page); p=p-process;return 1;void initprocessint perrandcount;for(int i=1;iused=0;p-process=NULL;p-processper=NULL;p-linkper=q;p-link=NULL;p-page=-1;for(int i=1;iused=0;p-process=

24、NULL;p-processper=NULL;p-linkper=q;q-link=p;p-link=NULL;p-page=-1;p-memorypage=i+1;q=q-link;return head;int producerand(int remainder)/ 产生随机数int randcount;randcount=(rand+(unsigned)time(NULL)remainder+1;return randcount;五、程序运行结果六、实验体会 这次的实验，我们了解到了请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。通过请求页式 虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理 的页面调度算法的理解。这次实验让我们对计算机操作系统的学习更进一步，我受益匪浅。