请求页式存储管理

软件学院

操作系统实验报告

专业：软件工程

班级： RB软工互152

学号： 201560160226 学生姓名：王泽华

指导教师：韩新超

实验四：请求页式存储管理

一．实验目的

深入理解请求页式存储管理的原理，重点认识其中的地址变换、缺页中断、置换算法等实现思想。

二．实验属性

该实验为综合性、设计性实验。

三．实验仪器设备及器材

普通PC386以上微机

四．实验要求

本实验要求4学时完成。

本实验要求完成如下任务：

（1）建立相关的数据结构：存储块表、页表等；

（2）实现基本分页存储管理，如分配、回收、地址变换；

（3）在基本分页的基础上实现请求分页存储管理；

（4）给定一批作业/进程，选择一个分配或回收模拟；

（5）将整个过程可视化显示出来。

实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法，针对实验要求完成基本代码编写并完成预习报告、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。实验后认真书写符合规范格式的实验报告（参见附录A），并要求用正规的实验报告纸和封面装订整齐，按时上交。

五、实验提示

1、本实验虽然不以前面实验为基础，但建议在其界面中继续增加请求页式存储管理功能。

2、数据结构：内存分配表、页表空间（用数组实现），修改PCB结构增加页表指针、页表长度。

3、存储管理：编写内存分配、内存回收算法、页面置换算法。

4、主界面设计：在界面上增加一个请求分页内存分配按钮、请求分页内存回收按钮、装入指定进程的指定页按钮。

触发请求分页内存分配按钮，弹出作业大小输入框，输入后调用内存分配函数，在内存分配表和页表中看到分配的存储块。触发请求分页内存回收按钮，弹出进程ID输入框，输入后调用内存回收函数，在内存分配表中看到回收后的状态改变。

5、功能测试：从显示出的内存分配表和页表，可查看操作的正确与否。

六、实验步骤

（1）任务分析：

1.最佳页面置换算法（OPT ）：其所选择的被淘汰页面，将是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。采用最佳置换算法，通常可保证获得最低的缺页率。

2.最近最久未使用（LRU ）算法：当需要置换一页时，选择在最近一段时间里最久没有使用过的页面予以置换。

（2） 程序设计：

程序功能模块图如下：

（1

在：所有线程都具有相同的地址空间（进程的地址空间）。此外我们应该还要用控制语句，控制线程的同步执行。 2. 这个实验是要求我们采用算法模拟分页存储管理技术的FIFO 和LRU 算法。所以我们

应该先生成地址序列，有了地址序列，我们要找到它所在的虚页，然后通过查找实页，再判断下一步动作。假如要访问的虚页不在内存中，不命中，我们要替换实页内容。根据FIFO 算法，直接替换最早进入内存中的那一页就可以了。所以可以设立一个循环指针，记录那个最早进入内存中的那页。而对于LRU 算法，我们要替换是到现在为止最长时间没被访问的页，

在这里我们可以用一个队列来表示内存。把最久没使用的页放在队头，然后替换进去的页放在队尾就可以了。假如要访问的虚页在内存中，明显

是命中。对于FIFO 算法，不处理，而对于LRU 算法，我们还要把他的权值置0。

（2）系统功能流程图：

Y Y

N N

（31.先进先出 定义一个队列存放页面，头指针记录最先进入队列的页面的位置，每次替换头指针指向的页面。

2.最近最少使用 定义一个二维数组，一维用来记录页面号，一维用来记录该页面被使用的次数，每次替换最近最少使用的页面

（3）程序结果：在运行界面选择某个算法，运行结果，如图1，图2所示：

图1

新页进入计算过程数组第一 位，其余为一次下移 找到了吗？ 计算命中率 结束 找到了吗？

比较现有页面计数项的大小，新页面替换最大项页面

计算命中率

结束

图2

（3）调试与测试：

1.第一道涉及线程的题编译时总是发生错误，原来编译这类程序在原有的编

译语言后要加上-pthread.

2.第二个分页算法我们在系统结构课已经做过这个实验，所以有了一定的了

解，加上一点修改就能够使用了。所以没太花功夫。

七、实验总结

通过实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解了虚拟存储技术的特点。通过对页面、页表、地址转换和页面置换过程的模拟，加深对请求调页系统的原理和实现过程的理解，也知道了几种算法的效率，也验证了LRU算法的命中率平均的比FIFO算法要高。

通过本次实验，我收获了很多。我了解到编写程序不是首要任务，而是一种实现手段。我们最重要的是如何做好需求分析和理清思路，做出正确、简介的流程设计，这样可以达到事半功倍的效果。

八、附录

//# include

//# include

#include"stdio.h"

#include

#include

#define N 16

#define num 5 /*进程分配物理块数目*/

int A[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,5,2,3,2,7,8,1,4}; /*页表映像*/

typedef struct page

{ int address; /*页面地址*/

struct page *next;

}page;

struct page *head,*run,*rear;

void jccreat() /*进程分配物理块*/

{ int i=1;

page *p,*q;

head=(page *)malloc(sizeof(page)); p=head;

for(i=1;i<=num;i++) { q=(page *)malloc(sizeof(page));

p->next=q; q->address=0; q->next=NULL; p=q; } rear=p;}int search(int n){

page *p;

int i=0;

p=head;

while(p->next)

{

if(p->next->address==n)

{

printf("Get it at the page %d\n",i+1);

run=p;

return 1;}

p=p->next;

i++;

}

return 0;

}

void changeOPT(int n,int position)

{

int i;

int total=0;

int flag=1;

int distance[num];