虚拟存储器管理面置换算法模拟实验

淮海工学院计算机工程学院实验报告书

课程名:《操作系统原理A 》

题目: 虚拟存储器管理

页面置换算法模拟实验

班级: 软件***

学号: 20**1228**

姓名: ****

一、实验目的与要求

1.目的:

请求页式虚存管理就是常用的虚拟存储管理方案之一。通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟,有助于理解虚拟存储技术的特点,并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。

2.要求:

本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO与LRU算法进行页面置换的情形。其中虚页的个数可以事先给定(例如10个),对这些虚页访问的页地址流(其长度可以事先给定,例如20次虚页访问)可以由程序随机产生,也可以事先保存在文件中。要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。程序应允许通过为该进程分配不同的实页数,来比较两种置换算法的稳定性。

二、实验说明

1.设计中虚页与实页的表示

本设计利用C语言的结构体来描述虚页与实页的结构。

在虚页结构中,pn代表虚页号,因为共10个虚页,所以pn的取值范围就是0—9。pfn代表实页号,当一虚页未装入实页时,此项值为-1;当该虚页已装入某一实页时,此项值为所装入的实页的实页号pfn。time项在FIFO算法中不使用,在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。

在实页结构中中,pn代表虚页号,表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。pfn代表实页号,取值范围(0—n-1)由动态指派的实页数n所决定。next就是一个指向实页结构体的指针,用于多个实页以链表形式组织起来,关于实页链表的组织详见下面第4点。

2.关于缺页次数的统计

为计算命中率,需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。为此,程序应设置一个计数器count,来统计虚页命中发生的次数。每当所访问的虚页的pfn项值不为-1,表示此虚页已被装入某实页内,

此虚页被命中,count加1。最终命中率=count/20*100%。

3.LRU算法中“最近最久未用”页面的确定

为了能找到“最近最久未用”的虚页面,程序中可引入一个时间计数器countime,每当要访问一个虚页面时,countime的值加1,然后将所要访问的虚页的time项值设置为增值后的当前countime

值,表示该虚页的最后一次被访问时间。当LRU算法需要置换时,从所有已分配实页的虚页中找出

time值为最小的虚页就就是“最近最久未用”的虚页面,应该将它置换出去。

4.算法中实页的组织

因为能分配的实页数n就是在程序运行时由用户动态指派的,所以应使用链表组织动态产生的多个实页。为了调度算法实现的方便,可以考虑引入free与busy两个链表:free链表用于组织未分配出去的实页,首指针为free_head,初始时n个实页都处于free链表中;busy链表用于组织已分配出去的实页,首指针为busy_head,尾指针为busy_tail,初始值都为null。当所要访问的一个虚页不在实页中时,将产生缺页中断。此时若free链表不为空,就取下链表首指针所指的实页,并分配给该虚页。若free链表为空,则说明n个实页已全部分配出去,此时应进行页面置换:对于FIFO算法要将busy_head 所指的实页从busy链表中取下,分配给该虚页,然后再将该实页插入到busy链表尾部;对于LRU算法则要从所有已分配实页的虚页中找出time值为最小的虚页,将该虚页从装载它的那个实页中置换出去,并在该实页中装入当前正要访问的虚页。

三、程序流程图

FIFO算法

LRU算法四、主要程序清单

#include

#define M 10 //10个虚页

#define N 20 //20个页面的访问序列//定义虚页的结构

typedef struct VirtualPage

{

int pn;

int pfn;

int time;

页面置换算法模拟程序-附代码

目录 1．问题的提出 (2) 1.1关于页面置换算法模拟程序问题的产生 (2) 1.2任务分析 (2) 2．需求分析 (2) 3．方案设计 (3) 4．总体设计 (4) 4.1程序N-S图 (4) 4.2主要的函数 (4) 4.3主要流程图及代码 (5) 4.3.1 FIFO（先进先出） (5) 4.3.2 LRU（最近最久未使用） (6) 4.3.3 OPT（最佳置换算法） (8) 4.4实现结果 (11) 5．程序测试 (14) 5.1设计测试数据 (14) 5.2测试结果及分析 (15) 摘要随着计算机的普及人们的物质生活得到了极大的满足，人们在精神生活方面同样也需要

提高，所以越来越多的人进行着各种各样的学习。操作系统是计算机教学中最重要的环节之一，也是计算机专业学生的一门重要的专业课程。操作系统质量的好坏，直接影响整个计算机系统的性能和用户对计算机的使用。一个精心设计的操作系统能极大地扩充计算机系统的功能，充分发挥系统中各种设备的使用效率，提高系统工作的可靠性。由于操作系统涉及计算机系统中各种软硬件资源的管理，内容比较繁琐，具有很强的实践性。要学好这门课程，必须把理论与实践紧密结合，才能取得较好的学习效果. 本课程设计是学生学习完《操作系统教程》课程后，进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，让学生更好地掌握操作系统的原理及实现方法,加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。熟悉页面置换算法及其实现，引入计算机系统性能评价方法的概念。关键词：编制页面置换算法模拟程序、打印页面、FIFO页面算法、LRU页面置换算法、OPT页面置换算法。

四川大学操作系统上机实验实验五 Windows虚拟存储器管理

实验报告实验名称：Windows虚拟存储器管理实验时间：2013年5月27日实验人员：____郑笑凡___（姓名）__1143041243__（学号）____2011____（年级）实验目的：1、了解Windows 2000/XP的内存管理机制，掌握页式虚拟存储技术。 2、理解内存分配原理，特别是以页面为单位的虚拟内存分配方法。 3、学会使用Windows 2000/XP下内存管理的基本API函数实验环境：windows xp 实验步骤： 1、下载virtumem.cpp； 2、建立工程，将virtumen.cpp加入； 3、编译工程，观察结果，确信六种状态都出现至少一次，必要时可改程序，方便观察结果； 4、看懂程序，按要求另写一段小程序； 5、编译，执行，观察结果。 6，总结。实验陈述： 1、基础知识： pagefile.sys文件的位置在：__安装的系统盘根目录下____________________________________此文件的作用：____实现物理内存的扩展__________________________________________________ 改变此文件大小的方法:右击”我的电脑”,依次选择”属性”—“高级”—“性能选项”— “更改”_______________________________________ 虚拟地址空间中的页面分为：提交页面，保留页面，空闲页面页面的操作可以分为：保留、提交、回收、释放、加锁 2、编程准备. 页面属性是在结构体MEMORY_BASIC_INFORMATION_的字段AllocationProtect 和字段中Protect体现出来的。简述VirtualFree,VirtualPtotect,VirtualLock,VirtualUnlock,VirtualQuery的作用：_ VirtualFree：__释放虚存___________________________________________________ VirtualPtotect：_保留虚存_________________________________________________ VirtualLock：___加锁虚存_________________________________________________ VirtualUnlock：_解锁虚存________________________________________________ VirtualQuery：____查询虚存_______________________________________________ 3、编程 1）将virtumem.cpp加入工程，编译，执行。是否能编译成功？是请描述运行结果：

页面置换算法实验报告

一、实验目的通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解虚拟存储技术的特点，掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现过程，并比较它们的效率。二、实验内容基于一个虚拟存储区和内存工作区，设计下述算法并计算访问命中率。 1、最佳淘汰算法（OPT） 2、先进先出的算法（FIFO） 3、最近最久未使用算法（LRU） 4、简单时钟(钟表)算法（CLOCK）命中率＝１－页面失效次数／页地址流(序列)长度三、实验原理 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、页帧（框）号、访问位、修改位、有效位、保护位等。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。四、算法描述本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。即使用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。（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]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

操作系统课程设计-页面置换算法C语言

5、根据方案使算法得以模拟实现。 6、锻炼知识的运用能力和实践能力。三、设计要求 1、编写算法，实现页面置换算法FIFO、LRU； 2、针对内存地址引用串，运行页面置换算法进行页面置换； 3、算法所需的各种参数由输入产生（手工输入或者随机数产生）； 4、输出内存驻留的页面集合，页错误次数以及页错误率；四．相关知识： 1．虚拟存储器的引入：局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所访问的存储空间也局限于某个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。 2．虚拟存储器的定义：虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。 3．虚拟存储器的实现方式：分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式虚拟存储系统。

请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。 4．页面分配：平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。 5．页面置换算法：常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA等。五、设计说明 1、采用数组页面的页号 2、FIFO算法，选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰；分配n个物理块给进程，运行时先把前n个不同页面一起装入内存，然后再从后面逐一比较，输出页面及页错误数和页错误率。3、LRU算法，根据页面调入内存后的使用情况进行决策；同样分配n个物理块给进程，前n个不同页面一起装入内存，后面步骤与前一算法类似。选择置换算法，先输入所有页面号，为系统分

虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验

淮海工学院计算机工程学院实验报告书课程名：《操作系统原理A 》题目：虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验班级：软件*** 学号：20**1228** 姓名：****

一、实验目的与要求 1.目的：请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。 2.要求：本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。其中虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较两种置换算法的稳定性。二、实验说明 1．设计中虚页和实页的表示本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。在虚页结构中，pn代表虚页号，因为共10个虚页，所以pn的取值范围是0—9。pfn代表实页号，当一虚页未装入实页时，此项值为-1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页的实页号pfn。time项在FIFO算法中不使用，在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。在实页结构中中，pn代表虚页号，表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。pfn代表实页号，取值范围（0—n-1）由动态指派的实页数n所决定。next是一个指向实页结构体的指针，用于多个实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第4点。 2．关于缺页次数的统计为计算命中率，需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。为此，程序应设置一个计数器count，来统计虚页命中发生的次数。每当所访问的虚页的pfn项值不为-1，表示此虚页已被装入某实页内，此虚页被命中，count加1。最终命中率=count/20*100%。 3．LRU算法中“最近最久未用”页面的确定为了能找到“最近最久未用”的虚页面，程序中可引入一个时间计数器countime，每当要访问一个虚页面时，countime的值加1，然后将所要访问的虚页的time项值设置为增值后的当前

存储管理实验报告

实验三、存储管理一、实验目的： ? 一个好的计算机系统不仅要有一个足够容量的、存取速度高的、稳定可靠的主存储器，而且要能合理地分配和使用这些存储空间。当用户提出申请存储器空间时，存储管理必须根据申请者的要求，按一定的策略分析主存空间的使用情况，找出足够的空闲区域分配给申请者。当作业撤离或主动归还主存资源时，则存储管理要收回作业占用的主存空间或归还部分主存空间。主存的分配和回收的实现虽与主存储器的管理方式有关的，通过本实验理解在不同的存储管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。在计算机系统中，为了提高主存利用率，往往把辅助存储器（如磁盘）作为主存储器的扩充，使多道运行的作业的全部逻辑地址空间总和可以超出主存的绝对地址空间。用这种办法扩充的主存储器称为虚拟存储器。通过本实验理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器。在本实验中，通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解。熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。二、实验题目：设计一个可变式分区分配的存储管理方案。并模拟实现分区的分配和回收过程。对分区的管理法可以是下面三种算法之一：（任选一种算法实现）首次适应算法循环首次适应算法最佳适应算法三．实验源程序文件名:cunchuguanli.c

执行文件名:cunchuguanli.exe 四、实验分析： 1)本实验采用可变分区管理，使用首次适应算法实现主存的分配和回收 1、可变分区管理是指在处理作业过程中建立分区，使分区大小正好适合作业的需求，并且分区个数是可以调整的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入，作业等待。随着作业的装入、完成，主存空间被分成许多大大小小的分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。为了说明那些分区是空闲的，可以用来装入新作业，必须有一张空闲说明表 ? 空闲区说明表格式如下：? 第一栏第二栏其中，起址——指出一个空闲区的主存起始地址，长度指出空闲区的大小。长度——指出从起始地址开始的一个连续空闲的长度。状态——有两种状态，一种是“未分配”状态，指出对应的由起址指出的某个长度的区域是空闲区；另一种是“空表目”状态，表示表中对应的登记项目是空白（无效），可用来登记新的空闲区（例如，作业完成后，它所占的区域就成了空闲区，应找一个“空表目”栏登记归还区的起址和长度且修改状态）。由于分区的个数不定，所以空闲区说明表中应有适量的状态为“空表目”的登记栏目，否则造成表格“溢出”无法登记。 2、当有一个新作业要求装入主存时，必须查空闲区说明表，从中找出一个足够大的空闲区。有时找到的空闲区可能大于作业需要量，这时应把原来的空闲区变成两部分：一部分分

页面置换算法(操作系统试验)

实验4 页面置换算法（2学时）一、实验目的通过实验加强对虚拟存储管理中页面置换算法的理解和掌握。二、实验内容编写程序实现虚拟存储管理中OPT,FIFO,LRU页面置换算法。三、实验要求 1、任意给出一组页面访问顺序（如页面走向是1、 2、5、7、5、7、1、4、 3、5、6、 4、3、2、1、 5、2）。 2、分配给该作业一定的物理块（如3块、4块等）。 3、利用OPT,FIFO,LRU页面置换算法模拟页面置换过程并计算其缺页率。 4、每访问一个页面均需给出内存中的内容（内存中的页面号），若有淘汰还需给出淘汰的页面号。 5、通过给出特殊的页面访问顺序，分配不同的物理块，利用FIFO 算法计算其缺页率，进一步理解Belady现象。 6、（附加）实现CLOCK置换算法，修改位可在确定页面号时直接任意给出。代码部分： #include #include #include void rand(int n,int p[])//这函数是产生n个1~10的随机数放到p[]数组里面 { int START=1; int END=10;

int v; int i; int a; srand(time(NULL)); for(i=0; i

页面置换算法课程设计

专业计算机科学与技术

目录 1.设计目的 (2) 2.课设要求 (2) 3.系统分析 (3) 4.系统设计 (3) 4.1问题分析 (3) 4.2程序整体框图 (5) 4.3 FIFO算法 (5) 4.4 LRU算法 (6) 4.5 OPT算法 (7) 5.功能与测试 (8) 5.1开始界面 (8) 5.2 FIFO算法 (9) 5.3 LRU算法 (10) 5.4 OPT算法 (10) 6.结论 (11) 7.附录 (12)

1.设计目的 1、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。本次设计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、提高自己的程序设计能力、提高算法设计质量与程序设计素质； 2.课设要求设计一个请求页式存储管理方案。并编写模拟程序实现之。要求包含： 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：在[0，319]的指令地址之间随机选区一起点M; 顺序执行一条指令，即执行地址为M+1的指令；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’; 顺序执行一条指令，其地址为M’+1；在后地址[M’+2，319]中随机选取一条指令并执行；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；用户内存容量为4页到32页；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：

实验四页面置换算法代码

实验四页面置换算法模拟（2）一．题目要求：设计一个虚拟存储区和内存工作区，编程序演示下述算法的具体实现过程，并计算访问命中率：要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现 1) 最佳置换算法(OPT)：将以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面换出。 2) 先进先出算法(FIFO)：淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。 3) 最近最久未使用算法(LRU)：淘汰最近最久未被使用的页面。 4) 最不经常使用算法(LFU) 二．实验目的： 1、用C语言编写OPT、FIFO、LRU，LFU四种置换算法。 2、熟悉内存分页管理策略。 3、了解页面置换的算法。 4、掌握一般常用的调度算法。 5、根据方案使算法得以模拟实现。 6、锻炼知识的运用能力和实践能力。

三．相关知识： 1．虚拟存储器的引入：局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所访问的存储空间也局限于某个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。 2．虚拟存储器的定义：虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。 3．虚拟存储器的实现方式：分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式虚拟存储系统。请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。 4．页面分配：平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。 5．页面置换算法：常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA等。

南京中医药大学虚拟存储器管理实验

实验三虚拟存储管理实验性质：验证建议学时：3 实验目的：存储管理的主要功能之一是合理的分配空间。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方法。预习内容：阅读教材《计算机操作系统》第四章，掌握存储器管理相关概念和原理。实验内容：（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： 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： ①在[0,319]的指令地址之间随机选取一起点m； ②顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令； ③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’； ④顺序执行一条指令，其地址为m’+1； ⑤在后地址[m’+2,319]中随机选取一条指令并执行； ⑥重复上述步骤，直至执行320次指令。（2）将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10块到32块； 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（对应的虚存地址为[0，9]）；第10条~第19条指令为第1页（对应的虚存地址为[10，19]）； …… 第310条~第319条指令为第31页（对应的虚存地址为[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的内存容量下的缺页率。 ①先进先出的算法（FIFO）； ②最近最少使用算法（LRU）； ③最佳淘汰法（OPT）：先淘汰最不常用的页地址； ④最少访问页面算法（LFU）。缺页率=（页面失效次数）/（页地址流长度）= 缺页中断次数/ 320 在本实验中，页地址流的长度为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。

《操作系统》实验五页面置换算法模拟

实验五. 请求页式存储管理的模拟 [实验内容]: 熟悉虚拟存储管理的各种页面置换算法，并编写模拟程序实现请求页式存储管理的页面置换算法----最近最久未使用算法（LRU），要求在每次产生置换时显示页面分配状态和缺页率。 [实验要求]： 1、运行给出的实验程序，查看执行情况，进而分析算法的执行过程，在理解FIFO页面置换算法和最近最久未使用算法（LRU）置换算法后，给出最佳置换算法的模拟程序实现，并集成到参考程序中。 2、执行2个页面置换模拟程序，分析缺页率的情况。最好页框数和访问序列长度可调节，在使用同一组访问序列数据的情况下，改变页框数并执行2个页面置换模拟程序，查看缺页率的变化。 3、在每次产生置换时要求显示分配状态和缺页率。程序的地址访问序列通过随机数产生，要求具有足够的长度。最好页框数和访问序列长度可调节。实验的执行结果如下图所示（左下图为FIFO执行结果，右下图为LRU执行结果）：

程序源代码： #include #include "windows.h" #include #include #include #include #include #include void initialize(); //初始化相关数据结构 void createps(); //随机生成访问序列 void displayinfo(); //显示当前状态及缺页情况 void fifo(); //先进先出算法 int findpage(); //查找页面是否在内存 void lru(); //最近最久未使用算法 int invalidcount = 0; // 缺页次数 int vpoint; //页面访问指针 int pageframe[10]; // 分配的页框 int pagehistory[10]; //记录页框中数据的访问历史 int rpoint; //页面替换指针 int inpflag; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页 struct PageInfo //页面信息结构 { int serial[100]; // 模拟的最大访问页面数，实际控制在20以上 int flag; // 标志位，0表示无页面访问数据 int diseffect; // 缺页次数 int total_pf; // 分配的页框数 int total_pn; // 访问页面序列长度 } pf_info; //////////////////////////////////////////////////////////////////////// //初始化相关数据结构 void initialize() { int i,pf; inpflag=0; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页 pf_info.diseffect =0; // 缺页次数 pf_info.flag =0; // 标志位，0表示无页面访问数据 printf("\n请输入要分配的页框数："); // 自定义分配的页框数 scanf("%d",&pf); pf_info.total_pf =pf; for(i=0;i<100;i++) // 清空页面序列 { pf_info.serial[i]=-1; }

页面置换算法模拟实验报告

实验编号４名称页面置换算法模拟实验目的通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，以便： 1、了解虚拟存储技术的特点 2、掌握请求页式存储管理中页面置换算法实验容与步骤设计一个虚拟存储区和存工作区，并使用FIFO和LRU算法计算访问命中率。 <程序设计> 先用srand()函数和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相应的命中率。 <程序1> #include //Windows版，随机函数需要，GetCurrentProcessId()需要 //#include //Linux版，随机函数srand和rand需要 #include //printf()需要 #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define INVALID -1 #define NULL 0 #define total_instruction 320 //共320条指令 #define total_vp 32 //虚存页共32页 #define clear_period 50 //访问次数清零周期 typedef struct{//定义页表结构类型（页面映射表PMT） int pn, pfn, counter, time;//页号、页框号(块号)、一个周期访问该页面的次数、访问时间 }PMT; PMT pmt[32]; typedef struct pfc_struct{//页面控制结构

int pn, pfn; struct pfc_struct *next; }pfc_type; pfc_type pfc[32]; pfc_type *freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;//空闲页头指针，忙页头指针，忙页尾指针 int NoPageCount; //缺页次数 int a[total_instruction];//指令流数组 int page[total_instruction], offset[total_instruction];//每条指令的页和页偏移 void initialize( int ); void FIFO( int );//先进先出 void LRU( int );//最近最久未使用 void NRU( int );//最近最不经常使用 /**************************************************************************** main() *****************************************************************************/ void main(){ int i,s; //srand(10*getpid());//用进程号作为初始化随机数队列的种子//Linux版 srand(10*GetCurrentProcessId());//用进程号作为初始化随机数的种子//Windows版 s=rand()%320;//在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m for(i=0;i319){ printf("when i==%d,error,s==%d\n",i,s); exit(0); } a[i]=s;//任意选一指令访问点m。（将随机数作为指令地址m） a[i+1]=a[i]+1;//顺序执行下一条指令 a[i+2]=rand()%(s+2);//在[0，m+1]的前地址之间随机选取一地址，记为m' a[i+3]=a[i+2]+1;//顺序执行一条指令 s = a[i+2] + (int)rand()%(320-a[i+2]);//在[m'，319]的指令地址之间随机选取一起点m if((a[i+2]>318)||(s>319)) printf("a[%d+2,a number which is:%d and

操作系统实验五虚拟存储器管理

操作系统实验实验五虚拟存储器管理学号1115102015 姓名方茹班级11 电子A 华侨大学电子工程系

实验五虚拟存储器管理实验目的 1、理解虚拟存储器概念。 2、掌握分页式存储管理地址转换盒缺页中断。实验内容与基本要求 1、模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。分页式虚拟存储系统是把作业信息的副本存放在磁盘上，当作业被选中时，可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。为此，在为作业建立页表时，应说明哪些页已在主存，哪些页尚未装入主存。作业执行时，指令中的逻辑地址指出了参加运算的操作存放的页号和单元号，硬件的地址转换机构按页号查页表，若该页对应标志为“ 1”，则表示该页已在主存，这时根据关系式“绝对地址 =块号×块长 +单元号”计算出欲访问的主存单元地址。如果块长为 2 的幂次，则可把块号作为高地址部分，把单元号作为低地址部分，两者拼接而成绝对地址。若访问的页对应标志为“ 0”，则表示该页不在主存，这时硬件发“缺页中断”信号，有操作系统按该页在磁盘上的位置，把该页信息从磁盘读出装入主存后再重新执行这条指令。设计一个“地址转换”程序来模拟硬件的地址转换工作。当访问的页在主存时，则形成绝对地址，但不去模拟指令的执行，而用输出转换后的地址来代替一条指令的执行。当访问的页不在主存时，则输出“ * 该页页号”，表示产生了一次缺页中断。 2、用先进先出页面调度算法处理缺页中断。 FIFO 页面调度算法总是淘汰该作业中最先进入主存的那一页，因此可以用一个数组来表示该作业已在主存的页面。假定作业被选中时，把开始的 m 个页面装入主存，则数组的元素可定为m 个。实验报告内容 1、分页式存储管理和先进先出页面调度算法原理。分页式存储管理的基本思想是把内存空间分成大小相等、位置固定

实验5 页面置换算法

实验5 页面置换算法一、实验题目：页面置换算法（请求分页）二、实验目的：进一步理解父子进程之间的关系。 1）理解内存页面调度的机理。 2）掌握页面置换算法的实现方法。 3）通过实验比较不同调度算法的优劣。 4）培养综合运用所学知识的能力。页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键，通过本次试验理解内存页面调度的机制，在模拟实现FIFO、LRU等经典页面置换算法的基础上，比较各种置换算法的效率及优缺点，从而了解虚拟存储实现的过程。将不同的置换算法放在不同的子进程中加以模拟，培养综合运用所学知识的能力。三、实验内容及要求这是一个综合型实验，要求在掌握父子进程并发执行机制和内存页面置换算法的基础上，能综合运用这两方面的知识，自行编制程序。程序涉及一个父进程和两个子进程。父进程使用rand()函数随机产生若干随机数，经过处理后，存于一数组Acess_Series[]中，作为内存页面访问的序列。两个子进程根据这个访问序列，分别采用FIFO和LRU两种不同的页面置换算法对内存页面进行调度。要求： 1）每个子进程应能反映出页面置换的过程，并统计页面置换算法的命中或缺页情况。设缺页的次数为diseffect。总的页面访问次数为total_instruction。

缺页率= disaffect/total_instruction 命中率= 1- disaffect/total_instruction 2）将为进程分配的内存页面数mframe 作为程序的参数，通过多次运行程序，说明FIFO算法存在的Belady现象。四、程序流程图开始创建子进程1 创建子进程2 结束

(流程图)页面置换算法课程设计

操作系统课程设计报告题目：页面置换算法模拟程序学院名称: 专业班级：学生姓名：指导教师：成绩：

目录一、设计目的 (3) 二、设计题目 (3) 2.1设计内容 (3) 2.2设计要求 (3) 三、设计过程 (4) 3.1 FIFO（先进先出） (4) 3.2 LRU（最近最久未使用） (5) 3.3 OPT（最佳置换算法） (6) 3.4 随机数发生器 (7) 四、完整代码 (7) 五、运行结果演示 (13) 六、设计心得 (16) 七、参考文献 (16)

操作系统是计算机教学中最重要的环节之一，也是计算机专业学生的一门重要的专业课程。操作系统质量的好坏，直接影响整个计算机系统的性能和用户对计算机的使用。一个精心设计的操作系统能极大地扩充计算机系统的功能，充分发挥系统中各种设备的使用效率，提高系统工作的可靠性。由于操作系统涉及计算机系统中各种软硬件资源的管理，内容比较繁琐，具有很强的实践性。要学好这门课程，必须把理论与实践紧密结合，才能取得较好的学习效果。本课程设计是学生学习完《计算机操作系统》课程后，进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，让学生更好地掌握操作系统的原理及实现方法,加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。熟悉页面置换算法及其实现，引入计算机系统性能评价方法的概念。二、设计题目：页面置换算法模拟程序 2.1设计内容编制页面置换算法的模拟程序。 2.2设计要求 1).用随机数方法产生页面走向，页面走向长度为L(15<=L<=20),L由控制台输入。 2).根据页面走向，分别采用Optinal、FIFO、LRU算法进行页面置换，统计缺页率。 3).假定可用内存块为m(3<=m<=5)，m由控制台输入，初始时，作业页面都不在内存。 4).要求写出一份详细的设计报告。课程设计报告内容包括：设计目的、设计内容、设计原理、算法实现、流程图、源程序、运行示例及结果分析、心得体会、参考资料等。

第7次常用页面置换算法模拟实验

操作系统课程实验报告

断。当发生缺页中断时操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存，以便为即将调入的页面让出空间。而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。最简单的页面置换算法是先入先出（FIFO）法。 2、算法流程图 3、步骤说明（1）初始化 void init(){//初始化 int i; for (i = 0; i < page_frame_number; i++){ page_table[i].page_id = -1; page_table[i].load_time = -1; page_table[i].last_visit_time = -1; } } （2）选择算法，输入插入页面号。进入判断函数 int judge(){//判断页框是否满，或者页框里面是否已存在页面 int i;

for (i = 0; i < page_frame_number; i++){ if (page_table[i].page_id == -1 || page_table[i].page_id == page_id) return i; } return -2; } 之后根据返回数的不同决定了不同类型返回-2则说明页框满且页框里面没有存在要插入的页面。返回-1则说明页框未满返回其它数则说明页框里存在相同的页面（3）//当没有空页框，并且页面本身也没有存在，则执行一下代码 qsort(page_table, page_frame_number, sizeof(struct Page_table), cmp);//按照装入时间从小到大排序 page_table[0].page_id = page_id; page_table[0].load_time = counter; page_table[0].last_visit_time = counter; page_interrupt_number++; 将页框号为0的页面置换成最新插入的页面。 int cmp(const void *p, const void *q){//按照装入时间从小到大排序 int c = (*(struct Page_table*)p).load_time - (*(struct Page_table*)q).load_time; if (c > 0) return 1; else return -1; } 排序函数，将页面按装入时间从小到大排序（4）//如果页面未满，则将页面替换在空页框里 if (page_table[j].page_id == -1){ page_table[j].page_id = page_id; page_table[j].load_time = counter; page_table[j].last_visit_time = counter; page_interrupt_number++; 则将页面替换在页框号最小的空页框里（5）//如果页面本身存在页框中，则执行一下代码 page_table[j].last_visit_time = counter; 则更新页面的最近访问时间（6）qsort(page_table, page_frame_number, sizeof(struct Page_table), cmp3);//按照装入时间从小到大排序 print(2); 打印出页表详细信息 printf("页表信息：\n页号页框号装入时间最近访问时间\n"); for (j = 0; j < page_frame_number; j++){ printf("%4d%8d%7d%7d\n", page_table[j].page_id, j, page_table[j].load_time,

OS实验指导四——虚拟存储器管理

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《操作系统》实验指导四开课实验室：A207、A209 2015/11/23 、2015/11/24 实验类型设计实验项目（四）虚拟存储器管理实验实验学时 4 一、实验目的设计一个请求页式存储管理方案，并编写模拟程序实现。二、设备与环境 1. 硬件设备：PC机一台 2. 软件环境：安装Windows操作系统或者Linux操作系统，并安装相关的程序开发环境，如C \C++\Java 等编程语言环境。三、实验要求 1) 上机前认真复习页面置换算法，熟悉FIFO算法和LRU页面分配和置换算法的过程； 2) 上机时独立编程、调试程序； 3) 根据具体实验要求，完成好实验报告（包括实验的目的、内容、要求、源程序、实例运行结果截图）。四、实验内容 1、问题描述：设计程序模拟FIFO和LRU页面置换算法的工作过程。假设内存中分配给每个进程的最小物理块数为m，在进程运行过程中要访问的页面个数为n，页面访问序列为P1, … ,Pn，分别利用不同的页面置换算法调度进程的页面访问序列，给出页面访问序列的置换过程，并计算每种算法缺页次数和缺页率。 2、程序具体要求如下：编写程序用来模拟虚拟页式存储管理中的页面置换要求： 1)快表页面固定为4块 2)从键盘输入N个页面号 3)输出每次物理块中的页面号和缺页次数，缺页率 4)实现算法选择

3、程序流程图 3、源程序参考：（1）FIFO 算法部分 #include "stdio.h" #define n 12 #define m 4 void main() { int ym[n],i,j,q,mem[m]={0},table[m][n]; char flag,f[n]; printf("请输入页面访问序列\n "); for(i =0;i

页面置换算法模拟设计

课程设计报告课程名称操作系统课题名称页面置换算法模拟设计专业通信工程班级学号姓名指导教师 2014年6 月29 日

湖南工程学院课程设计任务书课程名称操作系统课题页面置换算法模拟设计专业班级学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期2014 年 6 月23 日任务完成日期2014 年 6 月29 日

目录 1课题概述 (4) 1.1设计要求 (4) 1.2 理论分析 (4) 2系统分析 (6) 3程序实现 (8) 4程序测试 (13) 5心得体会 (15) 6附录 (16) 7 评分表 (30)

课题：页面置换算法模拟设计 1课题概述 1.1设计要求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设计技术参数：（1）命中率=1-页面失效次数/页地址流长度（2）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。（3）随机数产生方法，采用系统提供函数SRAND()和RAND ()来产生 1.2 理论分析在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存所需把他们调入内存，但内存已无空闲时，为了保证进程能够正常运行，系统必须从内存中调入一页程序或数据送磁盘的对换区中。但应将那个页面调出，须根据一定的算法来确定。通常，把选择换出页面的算法称为页面置换算法。置换算法的好坏，将直接影响到系统的性能。一个好的页面置换算法，应具有较低的页面更换频率。从理论上将讲，应将那些以后不再访问的页面换出，或把那些较长时间内不再访问的页面调出。目前存在着不同的算法，他们都试图更接近与理论上的目标。

虚拟存储器管理 面置换算法模拟实验