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(常用页面置换算法模拟实验说明书
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实践教学
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兰州理工大学
计算机与通信学院
2012秋季学期
操作系统原理课程设计
题 目: 常用页面置换算法模拟实验
专业班级: 10级计算机科学与技术1班
姓 名: 程 文 鑫
学 号:
指导教师: 李 明
成 绩:
目 录
摘 要 2
正 文 3
一、设计思路 3
二、详细设计 3
三、各模块的伪码算法 6
四、函数的调用关系图 8
五、测试结果 12
设计总结 13
参考文献 14
致 谢 15
附 录 16
摘 要
UNIX中,为了提高内存利用率,提供了内外存进程对换机制;内存空间的分配和回收均以页为单位进行;一个进程只需将其一部分(段或页)调入内存便可运行;还支持请求调页的存储管理方式。当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时,发现其所在页面不在内存,就立即提出请求(向CPU发出缺页中断),由系统将其所需页面调入内存。这种页面调入方式叫请求调页,为实现请求调页,核心配置了四种数据结构:页表、页框号、访问位、修改位、有效位、保护位等。此设计为了了解UNIX的命令及使用格式,熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令,练习并掌握UNIX提供的vi编辑器来编译C程序,学会利用gcc、gdb编译、调试C程序,学会如何把学到的知识用于解决实际问题,培养学生的能力。
关键字: UNIX;请求调页;数据结构;存储管理;编辑器;C程序
正 文
一、设计思路
页面置换算法:当CPU接收到缺页中断信号,中断处理程序先保存现场,分析中断原因,转入缺页中断处理程序。该程序通过查找页表,得到该页所在外存的物理块号。如果此时内存未满,能容纳新页,则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存,然后修改页表。如果内存已满,则须按某种置换算法从内存中选出一页准备换出,是否重新写盘由页表的修改位决定,然后将缺页调入,修改页表。利用修改后的页表,去形成所要访问数据的物理地址,再去访问内存数据。整个页面的调入过程对用户是透明的。此设计为了了解UNIX的命令及使用格式,熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令,练习并掌握UNIX提供的vi编辑器来编译C程序,学会利用gcc、gdb编译、调试C程序,学会如何把学到的知识用于解决实际问题,培养学生的动手能力。
二、详细设计
分页存储管理将一个进程的逻辑地址空间分成若干大小相等的片,称为页面或页。1、调页策略 1)何时调入页面 如果进程的许多页是存放在外存的一个连续区域中,则一次调入若干个相邻的页,会比一次调入一页的效率更高效一些。但如果调入的一批页面中的大多数都未被访问,则又是低效的。可采用一种以预测为基础的预调页策略,将那些预计在不久之后便会被访问的页面,预先调入内存。如果预测较准确,那么,这种策略显然是很有吸引力的。但目前预调页的成功率仅为50%。且这种策略主要用于进程的首次调入时,由程序员指出应该先调入哪些页。 2)请求调页策略 当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时,若发现其所在的页面不在内存,便即提出请求,由OS将其所需页面调入内存。由请示调页策略所确定调入的页,是一定会被访问的,再加之请求调页策略比较易于实现,故在目前的虚拟存储器中,大多采用此策略。但这种策略每次仅调入一页,故须花费较大的系统开销,增加了磁盘I/O的启用频率。 3)从何处调入页面 在请求分页系统中的外存分为两部分:用于存放文件的文件区和用于存放对换页面的对换区。通常,由于对换区是采用连续分配方式,而事件是采用离散分配方式,故对换区的磁盘I/O速度比文件区的高。这样,每当发生缺页请求时,系统应从何处将缺页调入内存,可分成如下三种情况: (1) 系统拥有足够的对换区空间,这时可以全部从对换区调入 所需页面,以提高调页速度。为此,在进程运行前,便须将与该进程有关的文件,从文件区拷贝到对换区。 (2) 系统缺少足够的对换区空间,这时凡是不会被修改的文件,都直接从文件区调入;而当换出这些页面时,由于它们未被修改而不必再将它们换出时,以后需要时,再从对换区调入。 (3) UNIX方式。由于与进程有关的文件都放在文件区,故凡是未运行过的页面,都从文件区调入。而对于曾经运行过但又被换出的页面,由于被放在对换区,因此在下次时,应从对换区调入。由于UNIX系统允许页面共享,因此,某进程所请求的页面有可能已被其它进程调入内存,此时也就无须再从对换区调入。2、页面调
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