请求页式存储管理系统

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：（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：Array图1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 <windows.h>//# include <iostream>#include"stdio.h"#include<conio.h>#include <malloc.h>#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];int MAX;int order=0;page *p,*q;p=head->next;q=head->next;for(i=0;i<num;i++)distance[i]=100;i=0;while(p){if(p->address==0){flag=0;break;}p=p->next;i++;}if(!flag){p->address=n;printf("Change the page %d\n",i+1); }else{while(q)}for(i=position;i<N;i++){if(q->address==A[i])distance[total]=i-position;}total++;q=q->next;}MAX=distance[0];for(i=0;i<num;i++){if(distance[i]>MAX){MAX=distance[i];order=i;}}printf("Change the page %d\n",order+1);i=0;while(p){if(i==order)p->address=n;i++;p=p->next;}}void changeLRU(int n){int i=0;int flag=1;page *p,*delect;p=head->next;while(p){if(p->address==0){flag=0;p->address=n;printf("Change the page %d\n",i+1);break;}p=p->next;i++;}if(flag){delect=head->next;head->next=delect->next;printf("Delect from the head, and add new to the end.\n");delect->address=n;rear->next=delect;rear=delect;rear->next=NULL;}}float OPT(){int i;int lose=0;float losef;float percent;for(i=0;i<N;i++){if(search(A[i])==0){lose++;changeOPT(A[i],i);}}losef=lose;percent=1-(losef/N);return percent;}float LRU(){int i;int lose=0;float losef;float percent;page *p;for(i=0;i<N;i++){if(search(A[i])==0){lose++;changeLRU(A[i]);}else{p=run->next;run->next=p->next;rear->next=p;rear=p;rear->next=NULL;printf("Move it to end of queue.\n");}}losef=lose;percent=1-(losef/N);return percent;}main() /*主函数部分*/{float percent;int choice;printf("Select the arithmetic:\n(1)OPT\n(2)LRU\nyour choice is:"); scanf("%d",&choice);/*选择页面置换算法*/jccreat(); /*创建进程*/if(choice==1) /*采用OPT算法置换*/{percent=OPT(); /*计算OPT时的缺页率*/printf("The percent of OPT is %f",percent);}else if(choice==2) /*采用LRU算法置换*/实用文档标准{percent=LRU(); /*计算LRU时的缺页率*/ printf("The percent of OPT is %f",percent);else printf("Your choice is invalid.");getch();}。