请求页式管理实验报告

请求页式管理

一、实验目的：

1.学会用各种存储分配算法的实现方法。

2.了解页面大小和内存实际容量对命中率的影响。

二、实验要求：

1.采用下列分配存储方案，通过分别计算不同算法的命中率与比较算法的优劣，同时也考虑页面大小及内存实际容量对命中率的影响。

2.假定虚存空间Vsize=32K,页面大小Psize从1K到8K（每次加倍）。内存容量Msize从4页到虚存空间大小。

3.要求算法：

1） OPT算法

2） LRU算法

3） FIFO算法

4） NUR算法（可以选择其中两种完成）

举例：主要数据结构

typedef struct

{

int sign;//表示该内存页面有未被分配

int pagenumber;//表示该空间是分配的虚存中的哪一页

int entertime;//表示该页何时被分配

int usetime;//表示该页何时被使用

}

三、本程序用到的主要数据结构

struct SERIAL //记录随机访问序列的一项的情况

{

int PageID; //页号

bool bFIFO; //用FIFO方法时是否命中

bool bOPT; //用OPT方法时是否命中

bool bLRU; //用LRU方法时是否命中

int NextSame;//记录OPT算法的当前页号与下一个相同页号的距离};

struct MEMITEM

{

int PageSize; //页面大小

float FIFORate; // 对当前页面大小情况下20个随机序列测试下来的平均命中率

float OPTRate;

float LRURate;

HTREEITEM hti; //用于树控件显示的句柄

SERIAL Serial[20]; //20个随机生成的页面号测试序列

};

struct PAGEITEM

{

int vPageSize;

float AveFIFORate;

float AveOPTRate;

float AveLRURate;

HTREEITEM hti;

CArray VMemItem;

};

struct MEMSTACK

{

int PageID;

int BlockID;

int UseTime; //表示该页何时被使用

int NextSame;

};

CArrayFIFOStack;

CArrayOPTStack;

CArrayLRUStack;

//CArrayMemBlock;

//CArrayMemPage;

PAGEITEM VPageItem[4];

HTREEITEM hti[4];

说明：

本程序通过实验比较三种算法FIFO、OPT、LRU

由要求二：

假定虚存空间Vsize=32K,页面大小Psize从1K到8K（每次加倍）。内存容量Msize从4页到序存空间大小。

分析后我决定通过计算机对以上每种情况都随机生成20个测试序列，计算并比较它们的命中率，并以直观的可视化图表方式于屏幕上显示，三种算法比较一目了然。

为方便我设计了以下的数据结构，如下图所示

虚存页面大小（由1变化到8）

物理内存块的分页数

(4页到虚存总大小)

每个测试序列的信息

(包括算法命中信息)

对应上图，用前面列表的数据结构细化如图

int vPageSize;

float AveFIFORate;

float AveOPTRate;

float AveLRURate;

HTREEITEM hti;

CArray VMemItem;

CArray

vPageItem

int PageSize;

float FIFORate;

float OPTRate;

float LRURate;

HTREEITEM hti;

SERIAL Serial[20];

VMemItem;

物理内存块的分页项

int PageID;

bool bFIFO;

bool bOPT;

bool bLRU;

int NextSame;

20个随机访问序列测试情况

SERIAL Serial[20]

四、主要算法与部分代码

1. 初始化上述结构

void CTab3::InitMem()

{

int n,i,j,k;

::ZeroMemory(VPageItem,sizeof(VPageItem)); TabPage1.bDraw=false;

CString CurRnd,CurChar;

m_wndTree.DeleteAllItems();

HTREEITEM Root = m_wndTree.InsertItem ( _T("随机访问序列实验结果"),0,1 );

for (n=0;n<4;n++)

{

int maxPage=32/(int)pow(2,n);

VPageItem[n].vPageSize=(int)pow(2,n);

VPageItem[n].AveFIFORate=0;

VPageItem[n].AveLRURate=0;

VPageItem[n].AveOPTRate=0;

CString NodeStr;

NodeStr.Format("页面大小为%dK",VPageItem[n].vPageSize);

VPageItem[n].hti=m_wndTree.InsertItem ( NodeStr,0,1,Root );

srand((unsigned)::GetTickCount());

for (i=4;i<=maxPage;i++)

{

MEMITEM newItem;

newItem.PageSize=i;

newItem.FIFORate=0;

newItem.OPTRate=0;

newItem.LRURate=0;

NodeStr.Format("物理内存块分%d页",i);

newItem.hti=m_wndTree.InsertItem ( NodeStr,0,1,VPageItem[n].hti);

for(j=0;j<20;j++) //生成20个随机访问序列

{

newItem.PageSize=i;

newItem.Serial[j].bFIFO=false;

newItem.Serial[j].bOPT=false;

newItem.Serial[j].bLRU=false;

newItem.Serial[j].PageID=(UINT)((float)maxPage*rnd());

}

for(j=0;j<20;j++) //得到序列中和本页面号相同的下一序列的下标号

{

k=j+1;

while(newItem.Serial[j].PageID!=newItem.Serial[k].PageID && k<20)

{ k++;}

if(k>=20)

newItem.Serial[j].NextSame=100;

else

newItem.Serial[j].NextSame=k;

}

VPageItem[n].VMemItem.Add(newItem);

}

}

m_wndTree.Expand(Root,TVE_EXPAND);

}

//初始化页面堆栈，这个堆栈的大小相当于书上的进程空间能分得的最大主存块数

void CTab3::InitMemStack()

{

FIFOStack.RemoveAll();

LRUStack.RemoveAll();

OPTStack.RemoveAll();

}

2. 开始测试的代码（根据书上对三种算法的描述进行动态计算）void CTab3::OnBtnBegin()

{

((CButton*)GetDlgItem(IDC_BTN_BEGIN))->SetWindowText("重做实验? ＠＿＠");

InitMem();

int i,j,k;

bool bFIFO=false,bOPT=false,bLRU=false;

for (int n=0;n<4;n++) //虚存容量分别为1k、2k、4k、8k。

{

for (j=0;j

//当虚存页面容量一定(1k-8k)，遍历所有可能的物理内存页面数

{

InitMemStack();

for (i=0;i<20;i++) //当虚存容量和物理页面数一定，遍历访问

序列数组

{

//MessageBox("FIFO");

for (k=0;k

{

if (VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].PageID==FIFOStack[k].PageID) {

VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].bFIFO=true;

VPageItem[n].VMemItem[j].FIFORate+=5;

FIFOStack[k].UseTime=i; //记录使用时间为第j个访问序

列

bFIFO=true;

}

}

if (!bFIFO)

//fifo没有命中，且内存物理页面数已到最大。置换最先进入的

页面。

{ //如果内存物理页面数未到最大，就增加一个页面 VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].bFIFO=false;

if(FIFOStack.GetSize()>=VPageItem[n].VMemItem[j].PageSize) FIFOStack.RemoveAt(0); //删掉最先进入的页面

MEMSTACK newStack1;

newStack1.PageID=VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].PageID;

https://www.360docs.net/doc/6816546685.html,eTime=i;

FIFOStack.Add(newStack1); //加入刚刚访问到的页面

}

bFIFO=false;

for (k=0;k

{

if (VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].PageID==OPTStack[k].PageID) {

VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].bOPT=true;

VPageItem[n].VMemItem[j].OPTRate+=5;

OPTStack[k].UseTime=i;

OPTStack[k].NextSame=VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].NextSame;//

记录使用时间为第j个访问序列

bOPT=true;

}

}

if (!bOPT)

//OPT没有命中，且内存物理页面数已到最大。置换

最先进入的页面。

{ //如果内存物理页面数未到最大，就增加一个页面

int maxTime,DelPos;

DelPos=0;

VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].bOPT=false;

if(OPTStack.GetSize()>=VPageItem[n].VMemItem[j].PageSize)

{

maxTime=OPTStack[0].NextSame;

for (int x=0;x

{

if (OPTStack[x].NextSame>=maxTime)

{

maxTime=OPTStack[x].NextSame;

DelPos=x;

}

}

OPTStack.RemoveAt(DelPos);

}//OPTStack.RemoveAt(0); //删掉最先进入的页面

MEMSTACK newStack2;

newStack2.PageID=VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].PageID;

https://www.360docs.net/doc/6816546685.html,eTime=i;

newStack2.NextSame=VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].NextSame;

OPTStack.Add(newStack2); //加入刚刚访问到的页面

}

bOPT=false;

for (k=0;k

{

if (VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].PageID==LRUStack[k].PageID) {

VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].bLRU=true;

VPageItem[n].VMemItem[j].LRURate+=5;

LRUStack[k].UseTime=i; //记录使用时间为第j个访问序列

bLRU=true;

}

}

if (!bLRU)

//LRU没有命中，且内存物理页面数已到最大。置换时间最长的页面。

{ //如果内存物理页面数未到最大，就增加一个页面 VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].bLRU=false;

if(LRUStack.GetSize()>=VPageItem[n].VMemItem[j].PageSize) {

int minTime,RemovePos;

RemovePos=0;

minTime=LRUStack[0].UseTime;

for(int x=0;x

{

if(LRUStack[x].UseTime<=minTime)

{

minTime=LRUStack[x].UseTime;

RemovePos=x;

}

}

LRUStack.RemoveAt(RemovePos); //删掉最久没有使用的页面

}

MEMSTACK newStack3;

newStack3.PageID=VPageItem[n].VMemItem[j].Serial[i].PageID;

https://www.360docs.net/doc/6816546685.html,eTime=i;

LRUStack.Add(newStack3); //加入刚刚访问到的页面

}

bLRU=false;

}

//以下计算命中率

Item[n].AveFIFORate+=VPageItem[n].VMemItem[j].FIFORate/VPageItem[n].VMemItem VPageItem[n].AveOPTRate+=VPageItem[n].VMemItem[j].OPTRate/VPageItem[n].VMe VPageItem[n].AveLRURate+=VPageItem[n].VMemItem[j].LRURate/VPageItem[n].VM }

}

//刷新显示命中情况的列表

ShowMemList(2,0);

ShowGraph1();//根据计算结果画图显示三种算法的比较图，这里就

不详细展开了

m_TabView.SetCurSel(0);

CRect rect;

((CButton*)GetDlgItem(IDC_TREE))->GetWindowRect(&rect);

CPoint pt;

pt.x=180;

pt.y=150;

ShowBallTip(pt,"展开并单击项目查看详细命中情况");

}