实验8页面置换模拟程序设计C语言实验.docVIP

实验八页面置换模拟程序设计 一、【实验目的】 加深对请求页式存储管理实现原理的理解，掌握页面置换算法。 二、【实验内容】 ??? 1．假设分给一作业的内存块数为4，每个页面中可存放10条指令。 ??? 2．用C语言设计一个程序，模拟一作业的执行过程。设该作业共有320条指令，即它的地址空间为32页，目前它的所有页面都还未调入内存。在模拟过程中，如果所访问的指令已经在内存，则显示其物理地址，并转下一条指令。如果所访问的指令尚未装入内存，则发生缺页，此时需记录缺页的次数，并将相应页调入内存。如果4个内存块中均已装入该作业的虚页面，则需进行页面置换。最后显示其物理地址，并转下一条指令。在所有320条指令执行完毕后，请计算并显示作业运行过程中发生的缺页率。 ? 3．置换算法：请分别考虑OPT、FIFO和LRU算法。 ?? 4．作业中指令的访问次序要求按下述原则生成： ? 50%的指令是顺序执行的。 ? 25%的指令是均匀分布在前地址（即低地址）部分。 ? 25%的指令是均匀分布在后地址（即高地址）部分。 具体的实施办法是： ??? ① 在[0，319]之间随机选取一条起始执行指令，其序号为m； ② 顺序执行下一条指令，即序号为m+1的指令； ③ 通过随机数，跳转到前地址部分[0，m-1]中的某条指令处，其序号为m1； ④ 顺序执行下一条指令，即序号为m1+1的指令； ⑤ 通过随机数，跳转到后地址部分[m1+2，319]中的某条指令处，其序号为m2； ⑥ 顺序执行下一条指令，即序号为m2+1的指令； ⑦ 重复“跳转到前地址部分、顺序执行、跳转到后地址部分、顺序执行”的过程，直至执行完全部320条指令。 5. 随机数产生办法，Linux或UNIX系统提供函数strand()和rand(),分别进行初始化和产生随机数。例如： strand (); 语句可初始化一个随机数； a[0]=10*rand()/65535*319+1; a[1]=10*rand()/65535*a[0]; 语句可用来产生a[0]与a[1]中的随机数。 三、【实验指导】 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 typedef struct{ int pn,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{ int pn,pfn; struct pfc_struct *next; } typedef struct pfc_struct pfc_type; pfc_type pfc_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）Void initialize( ):初始化函数,给每个相关的页面赋值. （2）Void FIFO( ):计算使用FIFO算法时的命中率. （3）Void LRU( ):计算使用LRU算法时的命中率. （4）Void OPT( ):计算使用OPT算法时的命中率. 3.变量定义 (1)int a[total_instruction]: 指令流数据组. (2)int page[total_instruction]: 每条指令所属的页号. (3)int offset[total_instruction]: 每页装入10条指令后取模运算页号偏移值. (4)int total_pf: 用户进程的内存页面数. (5)int disaffect: 页面失效次数.  4.程序参考源码及结果 程序 #include stdio.h #include stdlib.h #include unistd.h #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define INVALID -1 #define NUL 0 #define total_instruction 320 /*指令流长*/ #define total_vp 32 /*虚页长*/ #define clear_period 50 /*清零周期*/ typedef struct{ /*页面结构*/ int p