模拟请求页式管理组织

目录

一、设计目的 (1)

二、设计内容 (1)

三、设计原理 (3)

四、算法实现 (5)

五、流程图 (6)

六、源程序 (8)

七、运行示例及结果分析 (24)

八、心得体会 (26)

九、参考资料 (26)

模拟请求页式管理

一、设计目的

1.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。

2.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是实验过程的理解。

3.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。

二、设计内容

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：

①50% 的指令是顺序执行的；

②25% 的指令是均匀分布在前地址部分；

③25% 的指令是均匀分布在后地址部分。

具体的实施方法是：

①在[0,319] 的指令地址之间随机选取一起点m；

②顺序执行一条指令；

③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′；

④顺序执行一条指令，其地址为m′+1；

⑤在后地址[m′+2,319] 中随机选取一条指令并执行；

⑥重复上述步骤②~ ⑤，直到执行320 次指令。

将指令序列变换成为页地址流

设：①页面大小为1K；

②用户内存容量为4 页到32 页；

③用户虚存容量为32K 。

在用户虚存中，按每K 存放10 条指令排列虚存地址，即320 条指令在虚存中的存放方式为：

第0 条~ 第9 条指令为第0 页( 对应虚存地址为[0,9])；

第10 条~ 第19 条指令为第1 页( 对应虚存地址为[10,19] ) ；

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第310 条~ 第319 条指令为第31 页( 对应虚存地址为[310,319]) 。

按以上方式，用户指令可组成32 页。

计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。

先进先出的算法(FIFO)；最近最久未使用算法(LRU)；

最佳访问算法（OPT）；

三、设计原理

㈠FIFO页面置换算法

⑴原理简述

①在分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时，当然是最先运行的AP个页面放入内存。

②这时有需要处理新的页面，则将原来内存中的AP个页面最先进入的调出(是以称为FIFO)，然后将新页面放入。

③以后如果再有新页面需要调入，则都按⑵的规则进行。

算法特点：所使用的内存页面构成一个队列。

㈡LRU页面置换算法

⑴原理算述

①当分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时，当然是把最先执行的AP个页面放入内存。

②当需要调页面进入内存，而当前分配的内存页面全部不空闲时，选择将其中最长时间没有用到的那个页面调出，以空出内存来放置新调入的页面(称为LRU)。算法特点：每个页面都有属性来表示有多长时间未被CPU使用的信息。

LRU算法的硬件支持

把LRU算法作为页面置换算法是比较好的，它对于各种类型的程序都能

适用，但实现起来有相当大的难度，因为它要求系统具有较多的支持硬件。所要解决的问题有：

1.一个进程在内存中的各个页面各有多久时间未被进程访问；

2.如何快速地知道哪一页最近最久未使用的页面。为此，须利用以下两类支持硬件：

（1）寄存器

用于记录某进程在内存中各页的使用情况。

（2）栈

可利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。每当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出，将它压入栈顶。

四、算法实现

A.命中率=1-页面失效次数/页地址流长度

B.本实验中，页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。

C.关于随机数产生方法，采用TC系统提供函数RAND()和RANDOMIZE()来产生。

const int MaxNum=320;//指令数

const int M=5;//内存容量

int PageOrder[MaxNum];//页面请求

int Simulate[MaxNum][M];//页面访问过程

int PageCount[M],LackNum;//PageCount用来记录LRU算法中最久未使用时间，LackNum记录缺页数

float PageRate;//命中率;

PageRate=1-((float)LackNum/(float)MaxNum);//计算命中率

int n=rand()%320;//随机数产生320次页面请求

PageOrder[k]=n/10;//根据指令产生320次页面请求

五、流程图

六、源程序

# include

# include

using namespace std;

const int MaxNum=320;//指令数

const int M=5;//内存容量

int PageOrder[MaxNum];//页面请求

int Simulate[MaxNum][M];//页面访问过程

int PageCount[M],LackNum;//PageCount用来记录LRU算法中最久未使用时间，LackNum记录缺页数

int PageCountOPT[M];//PageCountOPT用来记录OPT算法中最久未使用时间

float PageRate;//命中率

int PageCount1[32];

bool IsExit(int i)//FIFO算法中判断新的页面请求是否在内存中

{

bool f=false;

for(int j=0;j

{