操作系统 七次实验报告 常用页面置换算法模拟实验..

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页面置换算法模拟实验报告

页面置换算法模拟实验报告
for(int i=0; i<Bsize; i++)
if(block[i].timer >= block[pos].timer)
pos = i;//找到应予置换页面,返回BLOCK中位置
return pos;
}
void PRA::display(void)
{
for(int i=0; i<Bsize; i++)
}
}
int PRA::findSpace(void)
{
for(int i=0; i<Bsize; i++)
if(block[i].content == -1)
return i;//找到空闲内存,返回BLOCK中位置
return -1;
}
int PRA::findExist(int curpage)
{
if(exist != -1)
{
cout<<"不缺页"<<endl;
}
else
{
space = findSpace();
if(space != -1)
{
block[space] = page[i];
display();
}
else
{
for(int k=0; k<Bsize; k++)
for(int j=i; j<Psize; j++)
int findReplace(void); //查找应予置换的页面
void display(void); //显示
void FIFO(void);//FIFO算法

【精品】页面置换算法实验报告

【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:```pythonfrom collections import dequeclass FIFO:def __init__(self, frame_num):self.frame_num = frame_numself.frames = deque(maxlen=frame_num)def access(self, page):if page in self.frames:return Falseif len(self.frames) >= self.frame_num:self.frames.popleft()self.frames.append(page)return True```2、LRU算法实现LRU算法的实现需要维护一个记录页面使用时间的链表或队列。

页面置换实验报告

页面置换实验报告

计算机科学系实验报告书课程名:《操作系统》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: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countime值,表示该虚页的最后一次被访问时间。

页面置换算法模拟实验报告

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内容与步骤设计一个虚拟存储区和内存工作区,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.h> //Windows版,随机函数需要,GetCurrentProcessId()需要//#include <stdlib.h>//Linux版,随机函数srand和rand需要#include <stdio.h> //printf()需要#define TRUE 1#define FALSE 0#define INV ALID -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)、一个周期内访问该页面的次数、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];//每条指令的页和页内偏移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mfor(i=0;i<total_instruction;i+=4){//产生指令队列if(s<0||s>319){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。

操作系统实验报告_页面置换算法模拟

操作系统实验报告_页面置换算法模拟

操作系统实验报告_页面置换算法模拟学生实验报告姓名: 年级专业班级学号成绩验证设计实验3 请求分页系统的页面实验类型课程名称实验名称操作系统综合创新置换算法【实验目的、要求】1.通过编程实现请求分页存储管理系统的Optimal、FIFO、LRU调度算法,使学生掌握计算机虚拟存储管理中有关缺页处理方法等内容,巩固有关虚拟存储管理的知识。

2.了解Windows2000/XP中内存管理机制,掌握页式虚拟存储技术。

3.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。

【实验内容】在Windows XP或Windows 2000等操作系统环境下,使用VC、VB、Delphi、java或C等编程语言,实现请求分页存储管理系统的Optimal、FIFO、LRU调度算法。

【实验环境】(含主要设计设备、器材、软件等)计算机 C语言编程软件【实验步骤、过程】(含原理图、流程图、关键代码,或实验过程中的记录、数据等)1.启动计算机,运行C语言编程软件。

2.分析理解页面的几种基本算法的特点和原理,在纸上画出原理图。

3.编辑源程序,关键代码如下。

(1)先进先出页面置换算法。

#include<stdio.h>void main(){int i,n,t,k=3,a[100];scanf("%d",&n);for(i=0;i<n;i++)scanf("%d",&a[i]);for(i=3;i<n;i++)if(a[i]!=a[0]&&a[i]!=a[1]&&a[i]!=a[2]) //该页面在内存中,不需要置换。

{t=a[i];a[i]=a[k%3]; //通过对k值对3取余的值来确定需要置换的当前页面。

a[k%3]=t;k++; //仅当发生了页面置换时,k的值才发生改变。

printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}else{printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}}(2)最佳置换算法#include<stdio.h>void main(){int i,j,,n,a[100];int c1,c2,c3; // 标志该页面再次被访问时在引用串中的位置int p,k,r;printf("请输入页面数:\n");scanf("%d",&n);printf("请输入页面号引用串:\n");for(i=0;i<n;i++)scanf("%d",&a[i]);for(j=3;j<n;j++){if((a[j]!=a[0])&&(a[j]!=a[1])&&(a[j]!=a[2])) //页面在内存不发生置换~{for(p=j;p<n;p++)if(a[0]==a[p]){ c1=p;break; //跳出循环,直接置c1=n!} else c1=n; //标志该页面再次被访问时在引用串中的位置~若该页面不会再次被访问,则将c1置为最大n!for(k=j;k<n;k++)if(a[1]==a[k]){ c2=k;break; }elsec2=n;for(r=j;r<n;r++)if(a[2]==a[r]){ c3=r;break;}else c3=n; //通过比较c1,c2,c3的大小确定最长时间内不再访问的页面~if((c1>c2)&&(c1>c3)||(c1==c3)||(c1==c2)) //当前a[0]页面未来最长时间不再访问!{t=a[j];a[j]=a[0];a[0]=t; //把当前访问页面和最佳页面交换~printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}if((c2>c1)&&(c2>c3)||(c2==c3)) //当前a[1]页面未来最长时间不再访问!{t=a[j];a[j]=a[1];a[1]=t;printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}if((c3>c1)&&(c3>c2)) //当前a[2]页面未来最长时间不再访问!{t=a[j];a[j]=a[2];a[2]=t;printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]); //输出置换后页框中的物理块组成~}}elseprintf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}}(3)LRU算法。

模拟操作系统的页面置换实验报告(模板)

模拟操作系统的页面置换实验报告(模板)

模拟操作系统的页面置换实验报告(模板)一、综设计实验题目:模拟操作系统的页面置换二、中文摘要:了解页面置换的概念。

理解页面置换的算法。

加深对页面置换算法的理解。

锻炼知识的运用能力和实践能力。

掌握用随机数生成满足一定条件的指令地址流的方法。

关键词:页面置换先进先出置换算法(FIFO)OPT 算法RLU算法C++三、前言实验目的1、掌握操作系统的页面置换过程,加深理解页式虚拟存储器的实现原理。

2、掌握用随机数生成满足一定条件的指令地址流的方法。

3、掌握页面置换的模拟方法。

实验要求与内容1、采用一种熟悉的语言,如C、PASCAL 或C++等,编制程序,最好关键代码采用C/C++,界面设计可采用其它自己喜欢的语言。

2、模拟操作系统采用OPT、FIFO 和LRU 算法进行页面置换的过程。

3、设程序中地址范围为0 到32767,采用随机数生成256 个指令地址,满足50%的地址是顺序执行,25%向前跳,25%向后跳。

为满足上述条件,可采取下列方法:设d0=10000,第n个指令地址为dn,第n+1 个指令地址为dn+1,n的取值范围为0 到255。

每次生成一个1 到1024 范围内的随机数a,如果a落在1 到512 范围内,则dn+1=dn+1。

如果a落在513 到768范围内,则设置dn+1为1 到dn范围内一个随机数。

如果a落在769 到1024范围内,则设置dn+1为dn到32767 范围内一个随机数。

例如:srand();初始化一个随机函数。

a[0]=10*rand()/32767*255+1;a[1]=10*rand()/32767*a[0]…语句可用来产生a[0]与a[1]中的随机数。

或采用以下方式:(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mB: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'+1E: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;用户内存容量4 页到32 页;用户虚存容量为32K。

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

学生实验报告姓名:年级专业班级学号成绩【实验结果或总结】(对实验结果进行相应分析,或总结实验的心得体会,并提出实验的改进意见1.程序的执行结果如下:(1)先进先出页面置换算法(2)最佳页面置换法(3)最近最久未使用置换算法2.以上三个程序通过数组和排序语句实现页面的三种基本调度算法。

(1)先进先出算法事先设定标志k=3,页面每发生一次置换k值增加1。

通过取k对3的余数来确定被置换的内存中的页面,当被访问页面存在于内存时,不置换,而直接输出原内存中的3个页面。

(2)最佳置换算法通过设定c1,c2,c3来记录当前内存中的页面被下一次访问的位置(时间),通过对c1,c2,c3的大小比较确定内存中需要被置换的页面。

三者中值最大的对应的内存页面选择被置换。

即实现了未来最长时间未访问的机制,即最佳置换算法。

(3)最近最久未使用置换算法的原理跟最佳置换算法类似。

初始设定变量c1,c2,c3记录当前内存中的以前的最近一次未被访问的位置(时间),比较三者的大小来确定需要被置换的页面。

三者中至最小的对应的内存页面选择被置换。

即实现了最近最久未使用的机制,即最近最久未使用置换算法。

3.上述三个程序分别能较好的模拟页面的基本调度算法,实现页面的置换,保证进程的正常执行。

但也分别存在一些不足。

(1)当内存中三个页面有部分相同时,程序不能很好的实现调度。

即c1,c2,c3中有部分变量值相等,源程序可能不能准确的找到调度顺序,如图所示。

(LRU算法)改进的方法为在c1,c2,c3间的大小比较判断语句中增加关系语句的默认处理办法,当三者间有部分相同时,默认选择按从前到后的顺序执行。

比如当c2=c3的时候选择页面a[2]进行置换。

当c1=c2=c3时则选择页面a[0]进行置换。

也就相当于无法运用LRU算法调用的时候折衷采取先进先出置换算法,以实现页面的合理调度,提高页面的利用效率。

指导教师签名:20 年月日【备注】。

常用页面置换算法模拟实验

常用页面置换算法模拟实验

目录一、摘要 (3)二、正文 (4)三、设计总结 (8)四、参考文献 (10)五、附录:源程序代码 (11)摘要Windows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发出缺页中断),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、页框号、访问位、修改位、有效位、保护位等。

此设计为了了解Windows XP的操作接口及系统调用方式,熟悉Windows XP常用操作的实现过程,练习并掌握Visual C++开发环境。

利用Windows SDK(System Development Kit)提供的API(应用程序接口)设计一个虚拟存储管理程序,并使用最佳淘汰算法(OPT)、先进先出算法(FIFO)、最近最久未使用算法(LRU)计算访问命中率。

(命中率=1-页面失效次数/页地址流长度)。

关键字Windows;请求调页;数据结构;存储管理正文一、设计思路页面置换算法: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。

此设计为了了解Windows XP的操作接口及系统调用方式,熟悉Windows XP常用操作的实现过程,练习并掌握Visual C++开发环境。

利用Windows SDK(System Development Kit)提供的API(应用程序接口)设计一个虚拟存储管理程序,并使用最佳淘汰算法(OPT)、先进先出算法(FIFO)、最近最久未使用算法(LRU)计算访问命中率。

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printf("┃学号:1001010042┃\n");
printf("┃姓名:黄浩全<Dev-C++ 4.9.9.0>┃\n");
printf("┣━━━━━━━━━━
实验过程中遇到的问题解决办法与实验体会Q4(需手写,10分)
得分:
1、在FIFO算法可以很容易用数组实现,而LRU算法可以用数组实现,不过用结构体会更明显简单。结构体成员变量可以记录页号进入的时间,和最近使用的记录。相对比数组更容易理解和实现。
k++;
}
if(k==mSIZE) /*如果不在物理块中*/
{
count++;
/*计算换出页*/
max=time[0]<time[1]?0:1;
for(m=2;m<mSIZE;m++)
if(time[m]<time[max])
max=m;
memery[max]=page[i];
time[max]=i; /*记录该页进入物理块的时间*/
}
}
printf("* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *\n");
printf("*请选择页面置换算法:\t\t\t *\n");
printf("* ----------------------------------------- *\n");
int i,j,k,m;
int max=0; /*记录换出页*/
int count=0; /*记录置换次数*/
/*前mSIZE个数直接放入*/
for(i=0;i<mSIZE;i++)
{
memery[i]=page[i];
flag[i]=i;
for(j=0;j<mSIZE;j++)
temp[i][j]=memery[j];
{
if(((i+1)%20==0)||(((i+1)%20)&&(i==pSIZE-1)))
printf("%d\n",page[i]);
else
printf("%d ",page[i]);
}
for(j=0;j<mSIZE;j++)
{
for(i=20*k;(i<mSIZE+20*k)&&(i<pSIZE);i++)
flag++;
if(flag==mSIZE)/*页面在物理块中*/
printf(" ");
else
printf(" |%d|",temp[i][j]);
}
/*每行显示20个*/
if(i%20==0)
continue;
printf("\n");
}
}
printf("----------------------------------------\n");
评阅教师特殊评语:
评阅教师:
日期:
/*计算换出页*/
max=flag[0]<flag[1]?0:1;
for(m=2;m<mSIZE;m++)
if(flag[m]<flag[max])
max=m;
memery[max]=page[i];
flag[max]=i; /*记录该页的访问时间*/
for(j=0;j<mSIZE;j++)
temp[i][j]=memery[j];
static int temp[8][4]={0}; /*辅助数组*/
/*置换算法函数*/
void FIFO();
void LRU();
void OPT();
void designBy();
/*辅助函数*/
void print(unsigned int t);
/*主函数*/
int main()
{
int i,k,code;
实验用到的软件(:)
DevC++,Visio
实验内容及关键步骤(代码)Q3(15分)
得分:
流程图:
FIFO算法流程图LRU算法流程图:
函数关系解释图:
实现结果:
图1
图2
代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MEMORY_SIZE 4 /*物理块数*/
实验七、常用页面置换算法模拟实验
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。
实验内容及要求(详见实验讲义与实验指导书):
要求:
1)要求用你熟悉的程序设计语言编写和调试一个页面置换模拟程序;要求在主函数中测试。
操作系统课程第七次实验报告
姓名
学号

计算机
任课教师
贺辉
指导教师
贺辉
评阅教师
贺辉
实验地点
综合楼B102
实验时间
2012-9-26
实验课表现
出勤和个人表现Q1(15+15(组长评分)=30分)
得分:
实验
总分
(Q1+Q2+Q3+Q4)
实验完成情况Q2(45分(组长与教师评分的加权平均))
得分:
实验编号与实验名称:
printf("缺页次数:%d\t\t",t+mSIZE);
printf("缺页率:%d/%d\n",t+mSIZE,pSIZE);
printf("置换次数:%d\t\t",t);
printf("访问命中率:%d%%\n",(pSIZE-(t+mSIZE))*100/pSIZE);
printf("----------------------------------------\n");
}
else
{
for(j=0;j<mSIZE;j++)
temp[i][j]=memery[j];
}
}
//compute();
print(count);
}
/*显示设计者信息*/
void designBy()
{
printf("┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓\n");
printf("┃㊣实验七:页面置换算法㊣┃\n");
1、第二次机会算法(Second Chance)
2、最近最少使用算法(Least Recently Used,LRU)
3、最不常用算法(Not Frequently Used,NFU)
4、最近未使用算法(Not Recently Used,NRU)
5、时钟页面置换算法
6、老化算法(aging)
页框的数量固定为4,虚拟页面数为8。实验输入为访问页面序列,比如0,1,3,2,7,1
2:首先,FIFO(先进先出)算法和LRU(最近未使用算法)两者之间,FIFO算法明显会比LRU容易理解,而且比LRU算法较容易实现,但在性能方面,LRU的确在优化方面做的比较理想。再且在考虑页框和页表号之间的问题用代码可以容易模拟,但是真是在物理内存块中是如何实现,那确实是很难以理解,需要真正理解到内存内部的知识才知道这两个算法是怎么实现的。
switch(code)
{
case 1:
FIFO();
break;
case 2:
LRU();
break;
case 3:
system("cls");
system("color 0A");
exit(0);
default:
printf("输入错误,请重新输入:");
}
printf("按任意键重新选择置换算法:>>>");
for(j=0;j<mSIZE;j++)
temp[i][j]=memery[j];
}
else
{
for(j=0;j<mSIZE;j++)
temp[i][j]=memery[j];
}
}
print(count);
}
/*最近最久未使用置换算法*/
void LRU()
{
int memery[10]={0};
int flag[10]={0}; /*记录页面的访问时间*/
designBy();
system("color 0A");
puts("请依次输入页面号(8个):");
for(i=0;i<pSIZE;i++)
scanf("%1d",&page[i]);
system("cls");
system("color 0E");
do{
puts("输入的页面号引用串为:");
}
/*先进先出页面置换算法*/
void FIFO()
{
int memery[10]={0};
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