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操作系统-----存储管理实验报告精要
河南师范大学计算机与信息技术学院实验报告
操 作 系 统 实验报告
学 号姓名年 级2003班级填实际班级机号:学院机房时间4.6-4.13
/ 4.7-4.14指导教师成绩一、实验题目:存储管理 (该实验为综合性实验,共用8个学时)
二、实验要求:
1、通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取一起点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,按每页存放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]);
…………
第310条~第319条指令为第31页(对应虚存地址为[310,319]);
3、计算并输出下述各种算法(可任选三个)在不同内存容量下的命中率。
A. FIFO先进先出置换算法;
B. LRU最近最久未使用置换算法;
C. OPT最佳置换算法。
D. NUR最近未使用置换算法。
E. LFU最少使用置换算法。
三、总的设计思想、环境语言、工具等
总的设计思想:
编写函数计算并输出下述各种算法的命中率
OPT页面置换算法
OPT所选择被淘汰的页面是已调入内存,且在以后永不使用的,或是在最长时间内不再被访问的页面。因此如何找出这样的页面是该算法的关键。可为每个页面设置一个步长变量,其初值为一足够大的数,对于不在内存的页面,将其值重置为零,对于位于内存的页面,其值重置为当前访问页面与之后首次出现该页面时两者之间的距离,因此该值越大表示该页是在最长时间内不再被访问的页面,可以选择其作为换出页面。
FIFO页面置换算法
FIFO总是选择最先进入内存的页面予以淘汰,因此可设置一个先进先出的忙页帧队列,新调入内存的页面挂在该队列的尾部,而当无空闲页帧时,可从该队列首部取下一个页帧作为空闲页帧,进而调入所需页面。
LRU页面置换算法
LRU是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的,它利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似,选择最近最久未使用的页面予以淘汰。该算法主要借助于页面结构中的访问时间time来实现,time记录了一个页面上次的访问时间,因此,当须淘汰一个页面时,选择处于内存的页面中其time值最小的页面,即最近最久未使用的页面予以淘汰。
LFU页面置换算法
LFU要求为每个页面配置一个计数器(即页面结构中的counter),一旦某页被访问,则将其计数器的值加1,在需要选择一页置换时,则将选择其计数器值最小的页面,即内存中访问次数最少的页面进行淘汰。
NUR页面置换算法
NUR要求为每个页面设置一位访问位(该访问位仍可使用页面结构中的counter表示),当某页被访问时,其访问位counter置为1。需要进行页面置换时,置换算法从替换指针开始(初始时指向第一个页面)顺序检查处于内存中的各个页面,如果其访问位为0,就选择该页换出,否则替换指针下移继续向下查找。如果内存中的所有页面扫描完毕未找到访问位为0的页面,则将替换指针重新指向第一个页面,同时将内存中所有页面的访问位置0,当开始下一轮扫描时,便一定能找到counter为0的页面。
在主函数中生成要求的指令序列,并将其转换成页地址流;在不同的内存容量下调用上述函数使其计算并输出相应的命中率。
环境语言:Linux下的GNU 编译环境
四、数据结构与模块说明
程序中用到的数据结构、类型定义及主要的函数原型如下:
数据结构
页面结构
typedef struct{
int pn, pfn, counter, time;
} pl_type ;
pl_type pl[total_vp];
其中pn为页面号(页号),pfn为页帧号(物理块号),counter为一个周期内访问该页面的次数,time为访问时间;pl[total_vp]为页面结构数组,由于共有320条指令,每页可装入10条指令,因此虚页长total_v
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