实验四 虚拟存储器管理

实验四虚拟存储器管理

一、实验目的

1、为了更好的配合《操作系统》有关虚拟存储器管理章节的教学。

2、加深和巩固学生对于请求页式存储管理的了解和掌握。

3、提高学生的上机和编程过程中处理具体问题的能力。

二、实验内容

请求页式存储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，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。

1．通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。

指令的地址按下述原则生成：

a.50%的指令是顺序执行的。

b.25%的指令是均匀分布在前地址部分。

c.25%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]指令地址之间随机选取一起点；

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’；

e.在后地址[m’+2，319]中随机选取一条指令并执行；

f.重复上述步骤a~e，直到执行320次指令。

2．将指令序列变换成为页地址流

设：

a.页面大小为1K；

b.用户内存容量为4到32页；

c.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]

.

.

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、输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。

a.先进先出的算法；

b.最近最少访问算法；

c.最近最不经常使用算法。

其中：命中率=1-页面失效次数/页地址流长度

页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相同指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。

三、实验要求

实验课时4学时。要求画出利用各种算法置换时的置换图，并可以分析说明。编程可分

为几个部分完成：指令的分页，算法的选择，算法的实现，命中率的输出。编写程序前可先

阅读Linux源代码页面换入：

static int do_swap_page(struct mm_struct * mm,

struct vm_area_struct * vma,unsigned long address,

pte_t * page_table,swp_entry_t entry,int write_access)

{

struct page *page = lookup_swap_cache(entry);

pte-t pte;

if (!pgae){

lock_kernel( );

swapin_readahead(entry);

page = read_swap_cache(entry);

unlock_kernel( );

if (!page)

return -1;

flush_page_to_ram(page);

flush_icache_page(vma,page);

}

mm->rss++;

pte = mk_pte(page,vma->vm_page_prot);

/*

*Freeze the "shared" ness of the page,ie page_count + swap_count.

*Must lock page before transferring our swap count to already

*obtained apge count.

*/

lock_page(page);

swap_free(entry);

if (write_access && !is_page_shared(page))

pte = pte_mkwrite(pte_mkdirty(pte));

UnlockPage(page);

set_pte(page_table,pte);

/*No need to invalidate - it was non-present before */

update_mmu_cache(vma,address,pte);

return 1; /*Minor fault */

}

四、源程序指导

#include

#include

#include

int i,M,j,k,s,h,t;

char r;

float int_count,page_count,v;

float vc[29];

int l,m,n,o,p;

int address[320];

int page[32][10],pageNo[32],page_Index[200],page_IndexNo[200],page_change[200];

pagechange()

{

for(i=0;i<32;i++)

{

for(j=0;j<10;j++)

page[i][j]=10*i+j;

pageNo[i]=i;

}

}

Ram_Make()

{

int x,y;

Loop1:

l=random(319);

if(l>1)

m=l+1;

else

goto Loop1;

Loop2:

x=random(319);

if(x

{

n=x;

o=n+1;

}

else

goto Loop2;

Loop3:

y=random(319);

if(y>o)

p=y;

else

goto Loop3;

}

fifo()

{

for(s=4;s<=32;s++)

{

page_change[0]=page_IndexNo[0];

int_count=1;

page_count=1;

for(h=1;h<5*M;h++)

{

if(page_IndexNo[h]!=page_IndexNo[h-1])

page_count+=1;

for(t=0;t

{

if(page_IndexNo[h]==page_change[t])

goto Loop8;

else if(page_IndexNo[h]!=page_change[t] && page_change[t]==999)

{

page_change[t]=page_IndexNo[h];

int_count++;

goto Loop8;

}

}

for(k=0;k

page_change[k]=page_change[k+1];

page_change[s-1]=page_IndexNo[h];

int_count+=1;

Loop8:

;

}

v=int_count/page_count;

vc[s-4]=1-v;

printf("Vc for page %d: vc[%d]=%.3f $$$ ",s,s-4,vc[s-4]); for(i=0;i<200;i++)

page_change[i]=999;

}

}

lru()

{

int q,temp;

for(s=4;s<=32;s++)

{

page_change[0]=page_IndexNo[0];

page_count=1;

int_count=1;

for(h=1;h<5*M;h++)

{

if(page_IndexNo[h]!=page_IndexNo[h-1])

page_count+=1;

for(t=0;t

{

if(page_IndexNo[h]!=page_change[t] && page_change[t]==999) {

page_change[t]=page_IndexNo[h];

int_count++;

goto Loop9;

}

else if(page_IndexNo[h]==page_change[t])

{

for(q=t;q

{

if(page_change[q+1]!=999)

{

temp=page_change[q];

page_change[q]=page_change[q+1];

page_change[q+1]=temp;

}

}

goto Loop9;

}

}

for(k=0;k

page_change[k]=page_change[k+1];

page_change[s-1]=page_IndexNo[h];

int_count+=1;

Loop9:

;

}

v=int_count/page_count;

vc[s-4]=1-v;

printf("The vc for the page %d: vc[%d]=%.3f $$$ ",s,s-4,vc[s-4]); for(i=0;i<200;i++)

page_change[i]=999;

}

}

opt()

{

int i,count[32],max,j;

for(j=0;j<32;j++)

count[j]=0;

for(s=4;s<=32;s++)

{

page_change[0]=page_IndexNo[0];

page_count=1;

int_count=1;

for(h=1;h<5*M;h++)

{

if(page_IndexNo[h]!=page_IndexNo[h-1])

page_count+=1;

for(t=0;t

{

if(page_IndexNo[h]==page_change[t])

goto Loop10;

else if(page_IndexNo[h]!=page_change[t] && page_change[t]==999) {

page_change[t]=page_IndexNo[h];

int_count++;

goto Loop10;

}

}

for(t=0;t

{

for(i=h;i<5*M;i++)

{

if(page_change[t]==page_IndexNo[i])

{

count[t]=i;

goto Loop11;

}

}

page_change[t]=page_IndexNo[h];

int_count+=1;

goto Loop10;

Loop11:

;

}

max=0;

for(t=0;t

{

if(count[t]>max)

max=count[t];

}

for(t=0;t

{

if(count[t]==max)

{

page_change[t]=page_IndexNo[h];

int_count+=1;

}

}

Loop10:

;

}

v=int_count/page_count;

vc[s-4]=1-v;

printf("The vc for page %d: vc[%d]=%.3f $$$ ",s,s-4,vc[s-4]); for(i=0;i<200;i++)

page_change[i]=999;

}

}

main()

{

char c;

Loop4:

clrscr();

for(i=0;i<320;i++)

address[i]=rand();

for(i=0;i<200;i++)

page_change[i]=999;

printf("Put The Value Of The M: ");

scanf("%d",&M);

pagechange();

for(j=0;j

{

Ram_Make();

page_Index[5*j+0]=l;page_IndexNo[5*j+0]=l/10;

page_Index[5*j+1]=m;page_IndexNo[5*j+1]=m/10;

page_Index[5*j+2]=n;page_IndexNo[5*j+2]=n/10;

page_Index[5*j+3]=o;page_IndexNo[5*j+3]=o/10;

page_Index[5*j+4]=p;page_IndexNo[5*j+4]=p/10;

}

for(k=0;k<5*M;k++)

printf("page_Index[%d]=%d,page_IndexNo[%d]=%d\n",k,page_Index[k],k,page_IndexNo [k]);

printf("\n");

Loop5:

printf("select the method for page_exchange:\n");

printf("1.)FIFO\n2.)LRU\n3.)OPT\n");

printf("Put The select of The method: ");

scanf("%s",&r);

switch(r)

{ case '1':

fifo();

break;

case '2':

lru();

break;

case '3':

opt();

break;

default:

printf("\n");

printf("Put the value between 1 to 3 !!!!!!\n");

goto Loop5;

}

Loop6:

printf("\n");

printf("Do You Want to do again[y/n]:");

scanf("%s",&c);

if(c=='y')

goto Loop4;

else if(c=='n')

exit;

else

{

printf("Select for 'y' and 'n'!!!!\n");

goto Loop6;

}

}