页面置换算法实验报告
页面置换算法实验报告
一、实验内容
本次实验主要围绕页面置换算法进行，以实验课本的实例介绍，采用FIFO页面置换算法对后面提到的参数进行置换，最终得出页面置换的结果和比较所得结果。
二、实验步骤
(一) 熟悉FIFO算法
首先是要了解FIFO页面置换算法，FIFO全称（First In First Out），按页面进入内存的顺序来替换相应内存页面，先进先出，将先进入内存的页面先替换出去。
(二) 阅读实验课本
在阅读实验课本之前要先熟悉实验书上所介绍的FIFO算法，然后在实验书上找出需要做的实验，并对实验环境和表格进行观察，掌握实验的基本内容。
(三) 开始页面置换
在开始实验之前，熟悉实验环境，根据实验书上的参数，首先模拟进程分配内存，根据FIFO算法去进行计算，根据上表中的参数去比较，最后得出最终结果。
(四) 在本次实验的补充
这次实验中，可以把FIFO的概念应用到实际应用中，也可以模拟不同情况，例如改变页面的大小，观察不同页面置换算法的结果，实验出最合适的结果。
三、实验结论
本次实验是为了了解FIFO页面置换算法，实验出最终的结果，最后得出页面置换的结果及比较结果。
【精品】页面置换算法实验报告
【精品】页面置换算法实验报告 一、实验目的 了解操作系统中的页面置换算法，并实现FIFO、LRU和 Clock算法。 二、实验原理 页面置换算法是操作系统中用到的一种算法，其作用是在内存不够用时，选择牺牲已经在内存中的一些页，腾出更多的空间给新的内容。本次实验主要实现了FIFO、LRU和Clock算法。 1、FIFO算法 FIFO算法是最简单的页面置换算法，它采用先进先出的原则，即最先进入内存的页面应该最早被替换出去。该算法的实现非常简单，只需要维护一个队列即可。当需要置换页面时，选择队列的第一个页面进行替换即可。 2、LRU算法 LRU算法是Least Recently Used的缩写，即最近最少使用算法。该算法的核心思想是选择最久没有被使用的页面进行替换。为了实现该算法，需要维护记录页面使用时间的链表、栈或队列等结构。 3、Clock算法
Clock算法也叫做二次机会算法，是一种改良的FIFO算法。它是基于FIFO算法的思想，并且每个页面都设置了一个使用位（use bit），用于记录该页面是否被使用过。当需要置换一个页面时，检查该页面的使用位，如果该页面的使用位为1，则将该页面的使用位设置为0并移到队列的末尾，表示该页面有“二次机会”继续待在内存中；如果该页面的使用位为0，则选择该页面进行替换。 三、实验过程 本次实验采用Python语言实现页面置换算法，并使用样例进行测试。 1、FIFO算法实现 FIFO算法的实现非常简单，只需要用一个队列来维护已经在内存中的页面，当需要置换页面时，选择队列的第一个元素即可。 代码如下： ```python from collections import deque class FIFO: def __init__(self, frame_num): self.frame_num = frame_num
页面置换算法实验报告
页面置换算法实验报告 页面置换算法实验报告 一、引言 在计算机操作系统中，页面置换算法是一种重要的内存管理策略。当物理内存不足以容纳所有需要运行的进程时，操作系统需要根据一定的算法将部分页面从内存中换出，以便为新的页面腾出空间。本实验旨在通过实际操作，对比不同的页面置换算法在不同场景下的性能表现。 二、实验背景 在计算机系统中，每个进程都有自己的虚拟内存空间，而物理内存空间是有限的。当进程需要访问某个页面时，如果该页面不在物理内存中，就会发生缺页中断，操作系统需要根据页面置换算法选择一个页面将其换出，然后将需要访问的页面换入。常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）、时钟（Clock）等。 三、实验目的 本实验旨在通过模拟不同的页面置换算法，比较它们在不同情况下的缺页率和效率。通过实验结果，评估各个算法在不同场景下的优劣，为实际系统的内存管理提供参考。 四、实验设计与方法 本实验选择了三种常见的页面置换算法进行比较：FIFO、LRU和Clock。我们使用C++编程语言模拟了一个简单的内存管理系统，并通过产生不同的访存序列来模拟不同的场景。实验中，我们设置了不同的物理内存大小，访存序列长度和页面大小，以模拟不同的系统环境。
五、实验结果与分析 在实验中，我们分别测试了FIFO、LRU和Clock算法在不同的系统环境下的表现。通过统计不同算法的缺页率和运行时间，得出以下结论： 1. FIFO算法 FIFO算法是最简单的页面置换算法，它按照页面进入内存的顺序进行置换。实 验结果表明，FIFO算法在缺页率方面表现一般，特别是在访存序列具有局部性 的情况下，其性能明显下降。这是因为FIFO算法无法区分不同页面的重要性，可能会将经常使用的页面换出，导致缺页率升高。 2. LRU算法 LRU算法是一种基于页面访问时间的置换算法，它认为最近被访问的页面很可 能在未来会被再次访问。实验结果表明，LRU算法在缺页率方面表现较好，特 别是在访存序列具有较强的局部性时，其性能明显优于FIFO算法。然而，LRU 算法需要维护一个页面访问时间的记录表，这会增加额外的开销。 3. Clock算法 Clock算法是一种改进的FIFO算法，它使用一个类似于时钟的数据结构来维护 页面的访问情况。实验结果表明，Clock算法在缺页率方面表现略好于FIFO算法，但相对于LRU算法而言，其性能仍然有所欠缺。Clock算法的优点是实现 简单，开销较小。 六、结论与展望 通过本次实验，我们对比了FIFO、LRU和Clock三种常见的页面置换算法在不 同场景下的表现。实验结果表明，LRU算法在大多数情况下具有较低的缺页率，但需要额外的开销。FIFO算法和Clock算法相对简单，但在某些特定情况下会
操作系统实验四模拟页面置换算法
实验四实现页面置换算法FIFO和LRU 一、实验目的： （1）进一步理解父子进程之间的关系； （2）理解内存页面调度的机理； （3）掌握页面置换算法的实现方法； （4）通过实验比较不同调度算法的优劣； （5）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。 二、实验内容及要求： （1）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；
（2）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： （3）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 （4）说明FIFO算法存在的Belady现象。 三、实现： 数据结构 （1）存放页面访问序列的数组： intAcess_Series[total_instruction]； int total_instruction; //进程总的页面数
页面置换算法实验报告
页面置换算法实验报告 一、实验目的 本次实验的目的是通过模拟页面置换算法的过程，了解不同算法的优缺点，掌握算法的实现方法，以及对算法的性能进行评估。二、实验原理 页面置换算法是操作系统中的一个重要概念，它是为了解决内存不足的问题而产生的。当系统中的进程需要使用内存时，如果内存已经被占满，就需要将一些页面从内存中置换出去，以便为新的页面腾出空间。页面置换算法就是用来决定哪些页面应该被置换出去的算法。 常见的页面置换算法有以下几种： 1. 最佳置换算法（OPT） 最佳置换算法是一种理论上的最优算法，它总是选择最长时间内不会被访问的页面进行置换。但是，由于无法预测未来的页面访问情况，因此最佳置换算法无法在实际中使用。 2. 先进先出置换算法（FIFO） 先进先出置换算法是一种简单的置换算法，它总是选择最先进入内存的页面进行置换。但是，这种算法容易出现“抖动”现象，即频
繁地将页面置换出去，然后再将其置换回来。 3. 最近最久未使用置换算法（LRU） 最近最久未使用置换算法是一种比较常用的置换算法，它总是选择最长时间未被访问的页面进行置换。这种算法可以避免“抖动”现象，但是实现起来比较复杂。 4. 时钟置换算法（Clock） 时钟置换算法是一种改进的FIFO算法，它通过维护一个环形链表来实现页面置换。当需要置换页面时，算法会从当前位置开始扫描链表，如果找到一个未被访问的页面，则将其置换出去。如果扫描一圈后都没有找到未被访问的页面，则将当前位置的页面置换出去。 三、实验过程 本次实验使用Python语言编写了一个页面置换算法模拟程序，可以模拟上述四种算法的过程，并输出算法的性能指标。 程序的主要流程如下： 1. 读取输入文件，获取页面访问序列和内存大小等参数。 2. 根据选择的算法，初始化相应的数据结构。 3. 遍历页面访问序列，模拟页面置换的过程。
页面置换算法实验报告
操作系统课程设计报告课程名称：操作系统课程设计 课程设计题目：页面置换算法 学院：计算机科学与技术学院 专业：科技 小组成员: 庞思慧E01114081 王蒙E01114161 姚慧乔E01114349 朱潮潮E01114408 指导老师：邱剑锋
目录 1 实验目的 (3) 2 实验要求 (3) 3 实验内容与步骤 (3) 4 算法思想 (4) 5 模块设计 (4) 6 程序设计 (5) 7 测试结果 (7) 8 结果分析 (9) 9 程序代码 (9) 10 课程设计小结 (24)
页面置换算法模拟设计 1.实验目的 （1）通过模拟实现几种基本页面置换的算法，了解虚拟存储技术的特点。 （2）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，并至少用三种算法来模拟实现。 （3）通过对几种置换算法命中率的比较，来对比他们的优缺点。 2.实验要求 计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。 A 先进先出的算法（FIFO） B 最近最少使用算法（LRU） C最佳淘汰算法（OPT） 3.实验内容与步骤 (1)通过随机数产生一个指令序列，共320条指令，具体的实施方法是： A．[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 A.页面大小为1K； B.用户内存容量为4页到32页；
操作系统—页面置换算法实验报告
操作系统—页面置换算法实验报告 本报告旨在介绍操作系统中的页面置换算法，包括实验的目的和背景以及页面置换算法的概念 和作用。 本实验旨在描述实验环境以及所使用的页面 置换算法，包括FIFO、LRU、OPT等。同时， 还会详细介绍实验步骤和设置的参数。 实验环境 操作系统：Windows 10 编程语言：C++ 开发环境：Visual。2019 页面置换算法 FIFO（First-In-First-Out）算法：按照先进先出的原则置换页面，最早进入内存的页面会被置换出去。 LRU（Least Recently Used）算法：根据页面的使用情况，置 换最长时间没有被访问过的页面。
OPT（Optimal）算法：理论上最优的页面置换算法，根据未来一段时间内页面的访问情况，选择最少使用的页面进行置换。 实验步骤 创建一个模拟操作系统的C++程序。 设定内存大小、页面大小和页面数等参数。 实现FIFO算法，将其应用于模拟操作系统中的页面置换过程。 实现LRU算法，将其应用于页面置换过程。 实现OPT算法，将其应用于页面置换过程。 运行模拟程序，观察不同页面置换算法的效果。 分析比较不同算法的页面置换结果，评估其优缺点。 参数设置 内存大小：512MB 页面大小：4KB 页面数：128 以上是本次实验的实验设计，将通过创建模拟操作系统程序， 实现FIFO、LRU和OPT等页面置换算法，并对其结果进行比较和 评估。
本实验展示了页面置换算法的不同性能，并 分析了各种算法的优缺点。 实验结果表明，不同的页面置换算法对系统性能有显著影响。 以下是对各种算法的性能分析： 先进先出(FIFO)算法：该算法将最早进入内存的页面置换出去。优点是简单易实现，缺点是无法适应程序的访问模式变化，容易产生"Belady异常"。先进先出(FIFO)算法：该算法将最早进入内存的 页面置换出去。优点是简单易实现，缺点是无法适应程序的访问模 式变化，容易产生"Belady异常"。 最优(OPT)算法：该算法置换出接下来最长时间内不会被访问 的页面。优点是可以确保最低的缺页率，缺点是需要未来页面访问 序列的信息，实际中难以实现。最优(OPT)算法：该算法置换出接 下来最长时间内不会被访问的页面。优点是可以确保最低的缺页率，缺点是需要未来页面访问序列的信息，实际中难以实现。最优(OPT)算法：该算法置换出接下来最长时间内不会被访问的页面。 优点是可以确保最低的缺页率，缺点是需要未来页面访问序列的信息，实际中难以实现。最优(OPT)算法：该算法置换出接下来最长 时间内不会被访问的页面。优点是可以确保最低的缺页率，缺点是 需要未来页面访问序列的信息，实际中难以实现。
实验报告三 虚拟内存页面置换算法
实验报告三虚拟存页面置换算法 班级** 一、实验目的 通过这次实验，加深对虚拟存页面置换概念的理解，进一步掌握先进先出FIFO，最正确置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的实现方法。 二、实验的开发环境 1. 硬件设备：PC机一台 2. 软件环境：安装Windows操作系统或者Linu*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、实验设计思路 问题描述： 设计程序模拟先进先出FIFO，最正确置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的工作过程。假设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，计算每种算法缺页次数和缺页率。 四、实验容及结果 程序要求如下： 1〕利用先进先出FIFO，最正确置换OPI和最近最久未使用LRU三种页面置换算法模拟页面访问过程。 2〕模拟三种算法的页面置换过程，给出每个页面访问时的存分配情况。 3〕输入：最小物理块数m，页面个数n，页面访问序列P1, …,Pn，算法选择1-FIFO，2-OPI，3-LRU。 4〕输出：每种算法的缺页次数和缺页率。 程序源码如下： #include "iostream.h" const int DataMa*=100; const int BlockNum = 10; int DataShow[BlockNum][DataMa*]; // 用于存储要显示的数组 bool DataShowEnable[BlockNum][DataMa*]; // 用于存储数组中的数据是否需要显示 //int Data[DataMa*]={4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,6,2,3,7,1,2,6,1}; // 测试数据 //int N = 20; // 输入页面个数 int Data[DataMa*]; // 保存数据 int Block[BlockNum]; // 物理块 int count[BlockNum]; // 计数器 int N ; // 页面个数 int M;//最小物理块数 int ChangeTimes; void DataInput(); // 输入数据的函数 void DataOutput(); void FIFO(); // FIFO 函数 void Optimal(); // Optimal函数 void LRU(); // LRU函数
置换算法实验报告
置换算法实验报告 置换算法实验报告 一、引言 计算机系统中的置换算法是一种重要的算法，它用于管理内存中的页面，以提 高系统的性能和效率。在本次实验中，我们将研究和比较三种常用的置换算法：先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）和时钟（Clock）算法。通过对这些算法的实验和分析，我们将能够更好地理解它们的原理和特点。 二、实验目的 1. 理解置换算法的原理和概念； 2. 比较并分析FIFO、LRU和Clock算法的性能差异； 3. 掌握如何根据实际情况选择最适合的置换算法。 三、实验过程 1. 实验环境搭建 我们使用了一台配置较高的计算机作为实验环境，确保能够准确测试和比较不 同算法的性能。在实验开始前，我们还对计算机进行了必要的优化和清理工作，以确保实验结果的准确性。 2. 实验设计 我们编写了一个模拟程序，模拟了一个具有固定大小的内存空间和大量页面访 问的场景。在这个程序中，我们可以自定义页面的数量、访问序列和置换算法，以便进行实验和测试。 3. 实验步骤 首先，我们使用FIFO算法进行了一次实验。通过观察实验结果，我们发现
FIFO算法在处理页面置换时，会将最早进入内存的页面替换出去。这种算法的优点是简单易实现，但缺点是无法根据页面的访问频率进行调整，容易出现“抖动”现象。 接下来，我们使用LRU算法进行了一次实验。LRU算法根据页面的最近访问时间来进行置换，即替换最长时间未被访问的页面。通过实验结果，我们发现LRU算法相对于FIFO算法来说，能更好地适应页面访问的变化，减少了抖动现象的发生。 最后，我们使用了时钟算法进行实验。时钟算法是一种综合了FIFO和LRU算法的置换算法，它通过设置一个时钟指针，按照页面的访问情况进行调整。实验结果显示，时钟算法在减少抖动的同时，也能保持较好的性能表现。 四、实验结果分析 通过对实验结果的比较和分析，我们可以得出以下结论： 1. FIFO算法在处理页面置换时，简单高效，但容易出现抖动现象； 2. LRU算法能更好地适应页面访问的变化，减少抖动现象的发生； 3. 时钟算法综合了FIFO和LRU算法的优点，既能减少抖动，又能保持较好的性能表现。 五、实验总结 通过本次实验，我们更深入地了解了置换算法的原理和应用。在实际的计算机系统中，选择合适的置换算法对于提高系统的性能和效率至关重要。不同的置换算法适用于不同的场景，我们需要根据具体情况进行选择。在实际应用中，我们还可以根据页面的访问频率和重要性，结合不同的算法进行优化。 六、参考文献
操作系统实验报告6-页面置换算法模拟
实验报告 ( 2013 / 2014学年第1学期） 课程名称操作系统原理 实验名称实验6:页面置换算法模拟 实验时间2013 年12 月10 日 指导单位软件工程系 指导教师杨健 学生姓名班级学号 学院(系) 软件工程系专业计算机软件与服务外包
//物？理え？块é定¨义？ typedef struct BlockNode｛ int page_index;//page数簓组哩？的?下?标括？ struct BlockNode ＊ next; ｝BlockNode； struct{ int length;//当獭？前°物?理え?块é长¤度è int miss_flag；//缺ā?页?标括?志?，?若?为a1，?则ò缺ā?页？ int miss_count；//缺ā？页?次？数簓 BlockNode＊front； BlockNode*rear; ｝Block； //本？程ì序ò中D全？局？变?量?名?均ù由?两？个？单蹋?词洙？组哩？成é，？且ò开a头?字？母？大洙？写′ int BlockSize = 5;//物？理え？块é大洙?小？ int PageCount = 200;//页?面？总哩？数簓 int PageSize = 1024；//页？面?大洙？小？ int AddrRange = 8＊1024；//访？问ê地？址·范?围§ int get_num(int down，int up）//得?到?一?个？down~up之?间？的？整?数簓 ｛ int num; char str[111];
while(1）｛ fgets（str，111＊sizeof（int），stdin）； num=atoi(str)；//把？字?符？串?中D的？数簓字？转羇换?为a整?数簓 if(num>=down＆＆ num〈=up） break; printf(”输？入？范?围§有瓺误ó，请？重？新？输？入？:”）; }//while return num； } void init_block(）//构1造ì一？个？空?的?物?理え？块é队ó列 ｛ Block。rear=Block。front=（BlockNode*)malloc(sizeof(BlockNode））；if（!Block。front)｛ printf（”内ú存？分?配?失骸？败悒？\n"）; exit(0）; ｝ Block.length=0； Block。miss_count=0； Block。rear-〉next=NULL; } void enqueue(int page_index)//入?队ó
计算机操作系统实验三页面置换算法模拟实验
计算机操作系统实验三页面置换算法模拟实验 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： 学号： 姓名： 评语： 成绩： 指导教师： 批阅时间： 年月日一、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%。
操作系统实验-页面置换算法
四种页面置换算法 一、实验原理： 在内存运行过程中，若其所要访问的页面不在内存而需要把他们调入内存，但内存已经没有空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中。但应将那个页面调出，需根据一定的算法来确定。通常，把选择换出页面的算法成为页面置换算法。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。从理论上讲，应将那些以后不再会访问的页面置换出，或者把那些在较长时间内不会在访问的页面调出。目前存在着许多种置换算法（如FIFO，OPT，LRU），他们都试图更接近理论上的目标。 二、实验目的 1．通过模拟实现几种基本页面置换的算法，了解虚拟存储技术的特点。 2．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，并至少用三种算法来模拟实现。 3．通过对几种置换算法页面的比较，来对比他们的优缺点，并通过比较更换频率来对比它们的效率。 三、实验分析 在进程运行过程中，若其所访问的页面不存在内存而需要把它们调入内存，但内存已无空闲时，为了保证该进程能够正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中。但应调出哪个页面，需根据一定的算法来确定，算法的好坏，直接影响到系统的性能。 四、运行结果
五、代码 #include"stdafx.h" #define M 3 //物理页数 #define N 20//需要调入的页数 typedef struct page { int num; int time; int temp; }Page;//物理页项，包括调入的页号和时间Page pp[M]; //M个物理页 int queue1[20], queue2[20], queue3[20];//记录置换的页int K = 0, S = 0, T = 0;//置换页数组的标识 int pos = 0;//记录存在最长时间项 int changenum = 0; int A[N]; //初始化内存页表项及存储内存情况的空间 void INIT(){ int i; for (i = 0; i 实验二存储管理 一、实验目的 通过模拟实现请求页式存储管理的几种大体页面置换算法，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大体页面置换算法的大体思想和实现进程，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、最近最久未利用算法（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、实验原理简述 U NIX中，为了提高内存利用率，提供了内外存进程对换机制；内存空间的分派和回收均以页为单位进行；一个进程只需将其一部份（段或页）调入内存即可运行；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份程序和数据时，发觉其所在页面不在内存，就当即提出请求（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，中断处置程序先保留现场，分析中断原因，转入缺页中断处置程序。该程序通过查找页表，取得该页所在外存的物理块号。若是现在内存未满，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。若是内存已满，则须按某种置换算法从内存当选出一页预备换出，是不是从头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。整个页面的调入进程对用户是透 明的。 四、算法描述 本实验的程序设计大体上依如实验内容进行。即便用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%的指令是均匀散布在前地址部份 C：25%的指令是均匀散布在后地址部份 具体的实施方式是： A：在[0，319]的指令地址之间随机选取一路点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：重复步骤A-E，直到320次指令 （2）将指令序列变换为页地址流 设：页面大小为1K； 用户内存（页帧）容量为4页~32页； 用户虚存容量为32K。 在用户虚存中，按每K寄存10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的寄 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。 《页面置换算法实验》指导书 一、实验教学目标 页面置换算法的好坏将直接影响系统的整体运行效能，好的置换算法应能适当地降低页面置换的频率，尽可能避免系统“抖动”现象。本实验的目的是让学生加深对内存页面调度以及页面置换算法的理解，掌握LRU算法的具体实现方法。 二、实验教学主要内容 加深对内存页面调度以及页面置换算法的理解，掌握LRU算法的具体实现方法。并修改页面替换算法。 三、实验要求 四、评分细则 五、课堂实验项目 1. 实验一：修改页面替换算法 2. 实验原理及内容 工作集是内存管理一个相当重要的概念，Windows系统通常将工作集分为进程工作集与系统工作集，分别用于跟踪各个进程与系统的物理内存使用情况。Windows内核中对工作集页面的操作分工作集管理器（系统级）的页面修剪算法和进程自己的页面替换算法两 种，前者主要是定时扫描系统的内存利用情况，同 时对某些进程进行页面修剪，比如选定优先级低的进程，应用最近最久未使用 算法(LRU)选定要删除的页面进行删除；而后者主要是在进程内部，当进程申请页面超过一定峰值再申请页面时，工作集大小不再增加，而是以一定的策略替换已有页面。 3. 实验步骤 工作集相关代码分布在表I中说明。针对工作集的结构，选取几个具有代表性的操作函数进行分析，为后面进行页面算法的修改打下基础。 首先调用MiAddWorkingSetPage ()向工作集中添加页面失败时，调用中M iDoReplaeement ()函数对工作集进行替换，同时修改MiReplacing为True,说明当前系统页面已经紧张，以便在启动工作集管理器时，根据MiReplacing的值执行修剪操作。其中MiDoReplacement()(在272行)主要调用了MiReplace WorkingSetEntry()进行页面替换。 表1工作集代码分布 下面让我们把精力集中在上节课说的wslist.c:591: MiReplaceWorki ngSetE ntr y()这个函数。看懂如下解释的函数算法： 1) 将工作集链表指针( Wsln fo->VmWorki ngSetList )保存在临时变量Worki ngSetList 中。 将工作集页面指针( WorkingSetList->Wsle )保存在临时变量Wsle中。 将工作集页面中最后一个可用页面的下标( WorkingSetList->LastEntry )保存在临 时变量LastEntry中。 将工作集页面中第一个可用页面的下标( WorkingSetList->FirstDynamic )保存在 临时变量FirstDynamic中。 将工作集页面中下一个要修剪页面的下标( WorkingSetList->NextSlot )保存在临 时变量WorkingSetIndex 中。 2) 检查下一个要修剪的页面的下标是否在可用页面下标范围内。如果不是(比第一个 “计算机操作系统”课程设计大作业 页面置换算法模拟实验 (含完整资料，可直接提交) 一、题目: 页面置换算法模拟实验 二、目的 分别采用最佳(Optimal)置换算法、先进先出(FIFO)页面置换算法和最近最少使用(LRU)置换算法对用户输入的页面号请求序列进行淘汰和置换，从而加深对页面置换算法的理解。 三、内容和要求 请用C/C++语言编一个页面置换算法模拟程序。用户通过键盘输入分配的物理内存总块数，再输入用户逻辑页面号请求序列，然后分别采用最佳(Optimal)置换算法、先进先出(FIFO)页面置换算法和最近最少使用(LRU)置换算法三种算法对页面请求序列进行转换，最后按照课本P150页图4-26的置换图格式输出每次页面请求后各物理块内存放的虚页号，并算出总的缺页率（缺页次数/总的请求次数）。最后三种页面置换算法的优缺点。 三种页面置换算法的思想可参考教材P149-P152页。 假设页面号请求序列为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给某进程的物理块数分别为3块和4块时，试用自己编写的模拟程序进行页面转换并输出置换图和缺页次数、缺页率。 四、提交内容 本大作业每个人必须单独完成。最后需提交的内容包括：源程序（关键代码需要注释说明）、可运行程序、运行结果、算法思路及流程图、心得体会。 大作业严禁抄袭。发现抄袭一律以不及格论。 请大家严格按照大作业题目来编写程序，不要上交以前布置的大作业。如果提交的大作业题目与本文档要求不符，成绩一律为及格。 目录 摘要 (2) 正文 (2) 1、设计思路 (3) 2、各模块的伪码算法 (6) 3、函数的调用关系图 (8) 4、测试 (13) 设计总结 (15) 参考文献 (16) 致谢 (17) 附录：部分源程序代码 (18)页面置换算法实验内含完整代码
实验四页面置换算法代码(一)
页面置换算法实验.doc
页面置换算法模拟实验 操作系统大作业(含源文件)