操作系统实验报告5Word格式.docx
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a[1]=10*rand()/65535*a[0];
语句可用来产生a[0]与a[1]中的随机数。
3实验内容:
<
任务>
设计一个虚拟存储区和内存工作区,并使用下列算法计算访问命中率.
(1)进先出的算法(FIFO)
(2)最近最少使用的算法(LRU)
(3)最佳淘汰算法(OPT)
(4)最少访问页面算法(LFU)
(5)最近最不经常使用算法(NUR)
命中率=(1-页面失效次数)/页地址流长度
4实验步骤:
本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。
即首先用srand()和rand()函数定义和产生指令序列,然后将指令序列变换成相应的页地址流,并针对不同的算法计算出相应的命中率。
相关定义如下:
1数据结构
(1)页面类型
typedefstruct{
intpn,pfn,counter,time;
}pl-type;
其中pn为页号,pfn为面号,counter为一个周期内访问该页面的次数,time为访问时间.
(2)页面控制结构
pfc-struct{
intpn,pfn;
structpfc_struct*next;
}
typedefstructpfc_structpfc_type;
pfc_typepfc_struct[total_vp],*freepf_head,*busypf_head;
pfc_type*busypf_tail;
其中pfc[total_vp]定义用户进程虚页控制结构,
*freepf_head为空页面头的指针,
*busypf_head为忙页面头的指针,
*busypf_tail为忙页面尾的指针.
2.函数定义
(1)Voidinitialize():
初始化函数,给每个相关的页面赋值.
(2)VoidFIFO():
计算使用FIFO算法时的命中率.
(3)VoidLRU():
计算使用LRU算法时的命中率.
(4)VoidOPT():
计算使用OPT算法时的命中率.
(5)VoidLFU():
计算使用LFU算法时的命中率.
(6)VoidNUR():
计算使用NUR算法时的命中率.
3.变量定义
(1)inta[total_instruction]:
指令流数据组.
(2)intpage[total_instruction]:
每条指令所属的页号.
(3)intoffset[total_instruction]:
每页装入10条指令后取模运算页号偏移值.
(4)inttotal_pf:
用户进程的内存页面数.
(5)intdisaffect:
页面失效次数.
4.程序参考源码及结果
程序>
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineINVALID-1
#defineNULL0
#definetotal_instruction320/*指令流长*/
#definetotal_vp32/*虚页长*/
#defineclear_period50/*清0周期*/
typedefstruct/*页面结构*/
{
intpn;
//页号logicnumber
intpfn;
//页面框架号physicalframenumber
intcounter;
//计数器
inttime;
//时间
}pl_type;
pl_typepl[total_vp];
/*页面线性结构---指令序列需要使用地址*/
typedefstructpfc_struct/*页面控制结构,调度算法的控制结构*/
{
}pfc_type;
pfc_typepfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;
intdiseffect,a[total_instruction];
/*a[]为指令序列*/
intpage[total_instruction],offset[total_instruction];
/*地址信息*/
intinitialize(int);
intFIFO(int);
intLRU(int);
intLFU(int);
intNUR(int);
//notuserecently
intOPT(int);
intmain()
ints,i,j;
srand(10*getpid());
/*由于每次运行时进程号不同,故可用来作为初始化随机数队列的“种子”*/
s=(float)319*rand()/32767/32767/2+1;
/*正态分布*/
for(i=0;
i<
total_instruction;
i+=4)/*产生指令队列*/
{
if(s<
0||s>
319)
{
printf("
Wheni==%d,Error,s==%d\n"
i,s);
exit(0);
}
a[i]=s;
/*任选一指令访问点m*/
a[i+1]=a[i]+1;
/*顺序执行一条指令*/
a[i+2]=(float)a[i]*rand()/32767/32767/2;
/*执行前地址指令m*/
a[i+3]=a[i+2]+1;
s=(float)(318-a[i+2])*rand()/32767/32767/2+a[i+2]+2;
if((a[i+2]>
318)||(s>
319))
a[%d+2],anumberwhichis:
%dands==%d\n"
i,a[i+2],s);
for(i=0;
i++)/*将指令序列变换成页地址流*/
page[i]=a[i]/10;
offset[i]=a[i]%10;
for(i=4;
=32;
i++)/*用户内存工作区从4个页面到32个页面*/
printf("
---%2dpageframes---\n"
i);
FIFO(i);
LRU(i);
LFU(i);
NUR(i);
OPT(i);
return0;
}
/*初始化相关数据结构total_pf表示内存的块数*/
intinitialize(inttotal_pf)
inti;
diseffect=0;
total_vp;
i++)
pl[i].pfn=INVALID;
/*置页面控制结构中的页号,页面为空*/
pl[i].counter=0;
/*页面控制结构中的访问次数为0*/
pl[i].time=-1;
/*访问的时间*/
total_pf-1;
i++)/*建立pfc[i-1]和pfc[i]之间的链接*/
{
pfc[i].next=&
pfc[i+1];
pfc[i].pfn=i;
}
pfc[total_pf-1].next=NULL;
pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1;
freepf_head=&
pfc[0];
/*空页面队列的头指针为pfc[0]*/
intFIFO(inttotal_pf)/*先进先出算法total_pf:
用户进程的内存页面数*/
inti,j;
pfc_type*p;
/*中间变量*/
initialize(total_pf);
/*初始化相关页面控制用数据结构*/
busypf_head=busypf_tail=NULL;
/*忙页面队列头,队列尾链接*/
if(pl[page[i]].pfn==INVALID)/*页面失效*/
diseffect+=1;
/*失效次数*/
if(freepf_head==NULL)/*无空闲页面*/
{
p=busypf_head->
next;
pl[busypf_head->
pn].pfn=INVALID;
freepf_head=busypf_head;
/*释放忙页面队列的第一个页面*/
freepf_head->
next=NULL;
/*表明还是缺页*/
busypf_head=p;
}
p=freepf_head->
freepf_head->
pn=page[i];
pl[page[i]].pfn=freepf_head->
pfn;
/*使busy的尾为null*/
if(busypf_tail==NULL)
busypf_tail=busypf_head=freepf_head;
else
busypf_tail->
next=freepf_head;
busypf_tail=freepf_head;
freepf_head=p;
}
printf("
FIFO:
%6.4f\n"
1-(float)diseffect/320);
intLRU(inttotal_pf)/*最近最久未使用算法leastrecentlyused*/
intmin,minj,i,j,present_time;
/*minj为最小值下标*/
present_time=0;
diseffect++;
min=32767;
/*设置最大值*/
for(j=0;
j<
j++)/*找出time的最小值*/
{
if(min>
pl[j].time&
&
pl[j].pfn!
=INVALID)
{
min=pl[j].time;
minj=j;
}
}
freepf_head=&
pfc[pl[minj].pfn];
//腾出一个单元
pl[minj].pfn=INVALID;
pl[minj].time=0;
//有空闲页面,改为有效
pl[page[i]].time=present_time;
freepf_head=freepf_head->
//减少一个free页面
else
//命中则增加该单元的访问次数
present_time++;
LRU:
intNUR(inttotal_pf)/*最近未使用算法NotUsedrecentlycount表示*/
inti,j,dp,cont_flag,old_dp;
pfc_type*t;
initialize(total_pf);
dp=0;
for(i=0;
if(pl[page[i]].pfn==INVALID)/*页面失效*/
diseffect++;
if(freepf_head==NULL)/*无空闲页面*/
{
cont_flag=TRUE;
old_dp=dp;
while(cont_flag)
if(pl[dp].counter==0&
pl[dp].pfn!
cont_flag=FALSE;
else
{
dp++;
if(dp==total_vp)
dp=0;
if(dp==old_dp)
for(j=0;
j++)
pl[j].counter=0;
freepf_head=&
pfc[pl[dp].pfn];
pl[dp].pfn=INVALID;
pl[page[i]].pfn=freepf_head->
freepf_head->
freepf_head=freepf_head->
else
pl[page[i]].counter=1;
if(i%clear_period==0)
for(j=0;
pl[j].counter=0;
printf("
NUR:
return0;
intOPT(inttotal_pf)/*最佳置换算法*/
inti,j,max,maxpage,d,dist[total_vp];
pfc_type*t;
if(pl[j].pfn!
dist[j]=32767;
else
dist[j]=0;
j++)
if((pl[j].pfn!
=INVALID)&
(dist[j]==32767))
dist[j]=j;
max=0;
if(max<
dist[j])
max=dist[j];
maxpage=j;
freepf_head=&
pfc[pl[maxpage].pfn];
freepf_head->
pl[maxpage].pfn=INVALID;
OPT:
/*该算法时根据已知的预测未知的,leastfrequencyUsed是最不经常使用置换法*/
intLFU(inttotal_pf)
inti,j,min,minpage;
{
/*获取counter的使用用频率最小的内存*/
pl[j].counter&
min=pl[j].counter;
minpage=j;
pfc[pl[minpage].pfn];
pl[minpage].pfn=INVALID;
pl[minpage].counter=0;
pl[page[i]].counter++;
pl[page[i]].counter;
pl[page[i]].counter=pl[page[i]].counter+1;
LFU:
}
结果一:
〉
4pageframesFIFO:
0.2562LRU:
0.2531OPT:
0.3031LFU:
0.2812NUR:
0.2812
5pageframesFIFO:
0.2969LRU:
0.2906OPT:
0.3500LFU:
0.3219NUR:
0.3094
6pageframesFIFO:
0.3375LRU:
0.3281OPT:
0.3844LFU:
0.3375NUR:
0.3344
7pageframesFIFO:
0.3563LRU:
0.3563OPT:
0.4031LFU:
0.3563NUR:
0.3500
8pageframesFIFO:
0.3937LRU:
0.3750OPT:
0.4531LFU:
0.3937NUR:
0.3719
9pageframesFIFO:
0.4219LRU:
0.4094OPT:
0.4844LFU:
0.4156NUR:
0.4062
10pageframesFIFO:
0.4375LRU:
0.4313OPT:
0.5062LFU:
0.4313NUR:
0.4250
11pageframesFIFO:
0.4813LRU:
0.4625OPT:
0.5531LFU:
0.4500NUR:
0.4656
12pageframesFIFO:
0.5406LRU:
0.4875OPT:
0.5687LFU:
0.4938NUR:
0.4875
13pageframesFIFO:
0.5500LRU:
0.5188OPT:
0.5969LFU:
0.5062NUR:
0.5437
14pageframesFIFO:
0.5594LRU:
0.5531OPT:
0.6344LFU:
0.5281NUR:
0.5469
15pageframesFIFO:
0.5687LRU:
0.5844OPT:
0.6687LFU:
0.5469NUR:
0.5813
16pageframesFIFO:
0.5781LRU:
0.5938OPT:
0.6813LFU:
0.5719NUR:
0.5969
17pageframesFIFO:
0.5906LRU:
0.6156OPT:
0.6969LFU:
0.6156NUR:
0.6156
18pageframesFIFO:
0.6156LRU:
0.6312OPT:
0.7156LFU:
0.6344NUR:
0.6531
19pageframesFIFO:
0.6687LRU:
0.6656OPT:
0.7344LFU:
0.6531NUR:
0.6719
20pageframesFIFO:
0.6875LRU:
0.6969OPT:
0.7