虚拟存储过程.docx

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虚拟存储过程

淮海工学院计算机工程学院

实验报告书

课程名：

《计算机操作系统》

题目：

虚拟存储过程

班级：

学号：

姓名：

实验三虚拟存储管理

1．目的和要求

存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。

请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。

本实验的目的是通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式管理的页面置换算法。

2．实验内容

1．过随机数产生一个指令序列，共320条指令。

其地址按下述原则生成：

①50%的指令是顺序执行的；

②25%的指令是均匀分布在前地址部分；

③25%的指令是均匀分布在后地址部分；

#具体的实施方法是：

A.在[0，319]的指令地址之间随机选区一起点M;

B.顺序执行一条指令，即执行地址为M+1的指令；

C.在前地址[0，M+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为M’;

D.顺序执行一条指令，其地址为M’+1；

E.在后地址[M’+2，319]中随机选取一条指令并执行；

F.重复A—E，直到执行320次指令。

2．指令序列变换成页地址流

设：

（1）页面大小为1K；

（2）用户内存容量为4页到32页；

（3）用户虚存容量为32K。

在用户虚存中，按每K存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：

第0条—第9条指令为第0页（对应虚存地址为[0，9]）；

第10条—第19条指令为第1页（对应虚存地址为[10，19]）；

。

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。

第310条—第319条指令为第31页（对应虚存地址为[310，319]）；

按以上方式，用户指令可组成32页。

3.计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。

A.FIFO先进先出的算法

B.LRR最近最少使用算法

C.OPT最佳淘汰算法（先淘汰最不常用的页地址）

D.LFR最少访问页面算法

E.NUR最近最不经常使用算法

3．实验环境

在486机或586机上用TC语言实现

4．实验提示

提示：

A.命中率=1-页面失效次数/页地址流长度

B.本实验中，页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。

C.关于随机数产生方法，采用TC系统提供函数RAND（）和RANDOMIZE（）来产生。

5．实验流程图

6.实验运行结果

7.实验源程序

#include

#include

usingnamespacestd;

constintMaxNum=320;//指令数

constintM=5;//内存容量

intPageOrder[MaxNum];//页面请求

intSimulate[MaxNum][M];//页面访问过程

intPageCount[M],LackNum;//PageCount用来记录LRU算法中最久未使用时间,LackNum记录缺页数

floatPageRate;//命中率

boolIsExit（inti）//FIFO算法中判断新的页面请求是否在内存中

{

boolf=false;

for（intj=0;j

{

if（Simulate[i-1][j]==PageOrder[i]）//在前一次页面请求过程中寻找是否存在新的页面请求

{

f=true;

}

}

returnf;

}

intIsExitLRU（inti）//LRU算法中判断新的页面请求是否在内存中

{

intf=-1;

for（intj=0;j

{

if（Simulate[i-1][j]==PageOrder[i]）

{

f=j;

}

}

returnf;

}

intCompare（）//LRU算法找出内存中需要置换出来的页面

{

intp,q;

p=PageCount[0];

q=0;

for（inti=1;i

{

if（p

{

p=PageCount[i];

q=i;

}

}

returnq;

}

voidInit（）//初始化页框

{

for（intk=0;k

{

intn=rand（）%320;//随机数产生320次指令

PageOrder[k]=n/10;//根据指令产生320次页面请求

}

for（inti=0;i

{

for（intj=0;j

{

Simulate[i][j]=-1;

}

}

for（intq=0;q

{

PageCount[q]=0;

}

}

voidOutPut（）//输出

{

inti,j;

cout<<"页面访问序列:

"<

for（j=0;j

{

cout<

}

cout<

cout<<"页面访问过程（只显示前10个）:

"<

for（i=0;i<10;i++）

{

for（j=0;j

{

if（Simulate[i][j]==-1）

cout<<"";

else

cout<

}

cout<

}

cout<<"缺页数="<

cout<<"命中率="<

cout<<"--------------------------------------------------------------"<

}

voidFIFO（）//FIFO算法

{

intj,x=0,y=0;

LackNum=0,

Init（）;

for（j=0;j

{

for（intk=0;k<=j;k++）

{

if（j==k）

Simulate[j][k]=PageOrder[j];

else

Simulate[j][k]=Simulate[j-1][k];

}

LackNum++;

}

for（x=M;x

{

for（intt=0;t

{

Simulate[x][t]=Simulate[x-1][t];

}

if（!

IsExit（x））//根据新访问页面是否存在内存中来更新页面访问过程

{

LackNum++;

Simulate[x][y%5]=PageOrder[x];

y++;

}

}

PageRate=1-（（float）LackNum/（float）MaxNum）;//算出命中率

OutPut（）;

}

voidLRU（）//LRU算法

{

intj,x=0,y=0;

LackNum=0,

Init（）;

for（j=0;j

{

for（intk=0;k<=j;k++）

{

PageCount[k]++;

if（j==k）

Simulate[j][k]=PageOrder[j];

else

Simulate[j][k]=Simulate[j-1][k];

}

LackNum++;

}

for（x=M;x

{

for（intt=0;t

{

Simulate[x][t]=Simulate[x-1][t];

}

intp=IsExitLRU（x）;

if（p==-1）//根据反回的p值来更新页面访问过程

{

intk;

k=Compare（）;

for（intw=0;w

{

if（w!

=k）

PageCount[w]++;

else

PageCount[k]=1;

}

Simulate[x][k]=PageOrder[x];

LackNum++;

}

else

{

for（intw=0;w

{

if（w!

=p）

PageCount[w]++;

else

PageCount[p]=1;

}

}

}

PageRate=1-（（float）LackNum/（float）MaxNum）;//算出命中率

OutPut（）;

}

voidYourChoice（intchoice）

{

switch（choice）

{

case1:

cout<<"----------------------------------------------------------"<

cout<<"FIFO算法结果如下：

"<

FIFO（）;

break;

case2:

cout<<"----------------------------------------------------------"<

cout<<"LRU算法结果如下：

"<

LRU（）;

break;

case3:

break;

default:

cout<<"重新选择算法：

1--FIFO2--LRU3--退出"<

cin>>choice;

YourChoice（choice）;

}

}

voidmain（）

{

intchoice,i=1;

while（i）

{

cout<<"请选择算法：

1--FIFO2--LRU3--退出"<

cin>>choice;

if（choice==3）

{

i=0;

}

else

{

YourChoice（choice）;

}

}

}

8.实验体会

通过上面的截图可以发现，实验中指令是由随机函数产生的,然后根据产生的指令算出需要访问的页面.在本次实验中我谢了两个页面置换算法—（先进先出）FIFO算法和（最久未使用）LRU算法,实验中的源程序是我根据书上的原理自己设计的.我从这次的实验中获得了很大的收益,让我对计算机操作系统中的页面置换算法有了进一步的了解,更加进一步地了解了计算机操作系统中的页面访问原理.