请求页式存储管理.docx
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请求页式存储管理
软件学院
操作系统实验报告
专业：
软件工程
班级：
RB软工互152
学号：
2
学生姓名：
王泽华
指导教师：
韩新超
实验四：
请求页式存储管理
一．实验目的
深入理解请求页式存储管理的原理，重点认识其中的地址变换、缺页中断、置换算法等实现思想。
二．实验属性
该实验为综合性、设计性实验。
三．实验仪器设备及器材
普通PC386以上微机
四．实验要求
本实验要求4学时完成。
本实验要求完成如下任务：
（1）建立相关的数据结构：
存储块表、页表等；
（2）实现基本分页存储管理，如分配、回收、地址变换；
（3）在基本分页的基础上实现请求分页存储管理；
（4）给定一批作业/进程，选择一个分配或回收模拟；
（5）将整个过程可视化显示出来。
实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法，针对实验要求完成基本代码编写并完成预习报告、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。
实验后认真书写符合规范格式的实验报告（参见附录A），并要求用正规的实验报告纸和封面装订整齐，按时上交。
五、实验提示
1、本实验虽然不以前面实验为基础，但建议在其界面中继续增加请求页式存储管理功能。
2、数据结构：
内存分配表、页表空间（用数组实现），修改PCB结构增加页表指针、页表长度。
3、存储管理：
编写内存分配、内存回收算法、页面置换算法。
4、主界面设计：
在界面上增加一个请求分页内存分配按钮、请求分页内存回收按钮、装入指定进程的指定页按钮。
触发请求分页内存分配按钮，弹出作业大小输入框，输入后调用内存分配函数，在内存分配表和页表中看到分配的存储块。
触发请求分页内存回收按钮，弹出进程ID输入框，输入后调用内存回收函数，在内存分配表中看到回收后的状态改变。
5、功能测试：
从显示出的内存分配表和页表，可查看操作的正确与否。
六、实验步骤
（1）任务分析：
1.最佳页面置换算法（OPT）：
其所选择的被淘汰页面，将是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。
采用最佳置换算法，通常可保证获得最低的缺页率。
2.最近最久未使用（LRU）算法：
当需要置换一页时，选择在最近一段时间里最久没有使用过的页面予以置换。
（2）程序设计：
程序功能模块图如下：
（1）在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这表现在：
所有线程都具有相同的地址空间（进程的地址空间）。
此外我们应该还要用控制语句，控制线程的同步执行。
2. 这个实验是要求我们采用算法模拟分页存储管理技术的FIFO和LRU算法。
所以我们应该先生成地址序列，有了地址序列，我们要找到它所在的虚页，然后通过查找实页，再判断下一步动作。
假如要访问的虚页不在内存中，不命中，我们要替换实页内容。
根据FIFO算法，直接替换最早进入内存中的那一页就可以了。
所以可以设立一个循环指针，记录那个最早进入内存中的那页。
而对于LRU算法，我们要替换是到现在为止最长时间没被访问的页，在这里我们可以用一个队列来表示内存。
把最久没使用的页放在队头，然后替换进去的页放在队尾就可以了。
假如要访问的虚页在内存中，明显是命中。
对于FIFO算法，不处理，而对于LRU算法，我们还要把他的权值置0。
（2）系统功能流程图：
NN
YY
YY
NN
（3）算法分析
1.先进先出 定义一个队列存放页面，头指针记录最先进入队列的页面的位置，每次替换头指针指向的页面。
2.最近最少使用 定义一个二维数组，一维用来记录页面号，一维用来记录该页面被使用的次数，每次替换最近最少使用的页面
（3）程序结果：
在运行界面选择某个算法，运行结果，如图1，图2所示：
图1
图2
（3）调试与测试：
1.第一道涉及线程的题编译时总是发生错误，原来编译这类程序在原有的编译语言后要加上-pthread.
2.第二个分页算法我们在系统结构课已经做过这个实验，所以有了一定的了解，加上一点修改就能够使用了。
所以没太花功夫。
七、实验总结
通过实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解了虚拟存储技术的特点。
通过对页面、页表、地址转换和页面置换过程的模拟，加深对请求调页系统的原理和实现过程的理解，也知道了几种算法的效率，也验证了LRU算法的命中率平均的比FIFO算法要高。
通过本次实验，我收获了很多。
我了解到编写程序不是首要任务，而是一种实现手段。
我们最重要的是如何做好需求分析和理清思路，做出正确、简介的流程设计，这样可以达到事半功倍的效果。
八、附录
//#include
//#include
#include"stdio.h"
#include
#include
#defineN16
#definenum5/*进程分配物理块数目*/
intA[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,5,2,3,2,7,8,1,4};/*页表映像*/
typedefstructpage
{intaddress;/*页面地址*/
structpage*next;
}page;
structpage*head,*run,*rear;
voidjccreat（）/*进程分配物理块*/
{inti=1;
page*p,*q;
head=（page*）malloc（sizeof（page））;p=head;
for（i=1;i<=num;i++）{q=（page*）malloc（sizeof（page））;
p->next=q;q->address=0;q->next=NULL;p=q;}
rear=p;}intsearch（intn）{
page*p;
inti=0;
p=head;
while（p->next）
{
if（p->next->address==n）
{
printf（"Getitatthepage%d\n",i+1）;
run=p;
return1;}
p=p->next;
i++;
}
return0;
}
voidchangeOPT（intn,intposition）
{
inti;
inttotal=0;
intflag=1;
intdistance[num];
intMAX;
intorder=0;
page*p,*q;
p=head->next;
q=head->next;
for（i=0;idistance[i]=100;
i=0;
while（p）
{
if（p->address==0）
{flag=0;
break;}
p=p->next;
i++;
}
if（!
flag）
{p->address=n;
printf（"Changethepage%d\n",i+1）;
}
else
{
while（q）
}
for（i=position;i{if（q->address==A[i]）
distance[total]=i-position;}
total++;
q=q->next;
}
MAX=distance[0];
for（i=0;i{
if（distance[i]>MAX）
{
MAX=distance[i];
order=i;
}
}
printf（"Changethepage%d\n",order+1）;
i=0;
while（p）
{
if（i==order）
p->address=n;
i++;
p=p->next;
}
}
voidchangeLRU（intn）
{
inti=0;
intflag=1;
page*p,*delect;
p=head->next;
while（p）
{
if（p->address==0）
{flag=0;
p->address=n;
printf（"Changethepage%d\n",i+1）;
break;}
p=p->next;
i++;
}
if（flag）
{
delect=head->next;
head->next=delect->next;
printf（"Delectfromthehead,andaddnewtotheend.\n"）;
delect->address=n;
rear->next=delect;
rear=delect;
rear->next=NULL;
}
}
floatOPT（）
{
inti;
intlose=0;
floatlosef;
floatpercent;
for（i=0;i{
if（search（A[i]）==0）
{
lose++;
changeOPT（A[i],i）;
}
}
losef=lose;
percent=1-（losef/N）;
returnpercent;
}
floatLRU（）
{
inti;
intlose=0;
floatlosef;
floatpercent;
page*p;
for（i=0;i{
if（search（A[i]）==0）
{
lose++;
changeLRU（A[i]）;
}
else
{
p=run->next;
run->next=p->next;
rear->next=p;
rear=p;
rear->next=NULL;
printf（"Moveittoendofqueue.\n"）;
}
}
losef=lose;
percent=1-（losef/N）;
returnpercent;
}
main（）/*主函数部分*/
{floatpercent;
intchoice;
printf（"Selectthearithmetic:
\n
（1）OPT\n
（2）LRU\nyourchoiceis:
"）;
scanf（"%d",&choice）;/*选择页面置换算法*/
jccreat（）;/*创建进程*/
if（choice==1）/*采用OPT算法置换*/
{percent=OPT（）;/*计算OPT时的缺页率*/
printf（"ThepercentofOPTis%f",percent）;}
elseif（choice==2）/*采用LRU算法置换*/
{percent=LRU（）;/*计算LRU时的缺页率*/
printf（"ThepercentofOPTis%f",percent）;
elseprintf（"Yourchoiceisinvalid."）;
getch（）;
}
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