第一篇:頁(yè)面置換算法模擬
“計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)”課程設(shè)計(jì)大作業(yè)
一、題目: 頁(yè)面置換算法模擬實(shí)驗(yàn)
二、目的
分別采用最佳(Optimal)置換算法、先進(jìn)先出(FIFO)頁(yè)面置換算法和最近最少使用(LRU)置換算法對(duì)用戶輸入的頁(yè)面號(hào)請(qǐng)求序列進(jìn)行淘汰和置換,從而加深對(duì)頁(yè)面置換算法的理解。
三、內(nèi)容和要求
請(qǐng)用C/C++語(yǔ)言編一個(gè)頁(yè)面置換算法模擬程序。用戶通過(guò)鍵盤(pán)輸入分配的物理內(nèi)存總塊數(shù),再輸入用戶邏輯頁(yè)面號(hào)請(qǐng)求序列,然后分別采用最佳(Optimal)置換算法、先進(jìn)先出(FIFO)頁(yè)面置換算法和最近最少使用(LRU)置換算法三種算法對(duì)頁(yè)面請(qǐng)求序列進(jìn)行轉(zhuǎn)換,最后按照課本P150頁(yè)圖4-26的置換圖格式輸出每次頁(yè)面請(qǐng)求后各物理塊內(nèi)存放的虛頁(yè)號(hào),并算出每種算法的缺頁(yè)次數(shù)。最后評(píng)價(jià)三種頁(yè)面置換算法的優(yōu)缺點(diǎn)。
三種頁(yè)面置換算法的思想可參考教材P149-P152頁(yè)。
假設(shè)頁(yè)面號(hào)請(qǐng)求序列為4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5,當(dāng)分配給某進(jìn)程的物理塊數(shù)分別為3塊和4塊時(shí),試用自己編寫(xiě)的模擬程序進(jìn)行頁(yè)面轉(zhuǎn)換并輸出置換圖和缺頁(yè)次數(shù)。
四、提交內(nèi)容 本大作業(yè)每個(gè)人必須單獨(dú)完成,大作業(yè)以WORD附件形式提交。最后需提交的內(nèi)容包括:算法算法思路及流程圖、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說(shuō)明、源程序(關(guān)鍵代碼需要注釋說(shuō)明)、運(yùn)行結(jié)果截圖、心得體會(huì)及總結(jié)。
大作業(yè)嚴(yán)禁抄襲。發(fā)現(xiàn)抄襲一律以不及格論。
請(qǐng)大家嚴(yán)格按照大作業(yè)題目來(lái)編寫(xiě)程序,不要上交以前布置的大作業(yè)。如果提交的大作業(yè)題目與本文檔要求不符,成績(jī)一律為不及格。
請(qǐng)大家按時(shí)在網(wǎng)院網(wǎng)上系統(tǒng)里提交大作業(yè),過(guò)了規(guī)定時(shí)間將無(wú)法再補(bǔ)交大作業(yè)。
頁(yè)面置換算法模擬實(shí)驗(yàn)
算法算法思路
模擬FIFOOPTLRU這3種頁(yè)面置換算法,先分配所需的內(nèi)存空間,在根據(jù)已知的序列,分別根據(jù)不同的頁(yè)面算法去訪問(wèn)已知序列,得出不同內(nèi)存空間的置換算法的缺頁(yè)數(shù)量??傮w流程圖
開(kāi)始輸入內(nèi)存數(shù)執(zhí)行頁(yè)面置換FIFOLRUOPT顯示結(jié)果結(jié)束
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說(shuō)明
源程序(關(guān)鍵代碼需要注釋說(shuō)明)FIFO關(guān)鍵源碼
LRU關(guān)鍵源碼
OPT關(guān)鍵源碼
程序源碼
#include
int bno;//定義塊號(hào)
int time;// 定義最近使用
int status;//定義命中狀態(tài)
int order;//定義優(yōu)先級(jí) };
int list[12]={4,3,2,1,4,2,5,2,3,2,1,5};// 已知序列
// 輸出方法
void output(int *a ,int n){ for(int i=0;i cout<<*a<<'t'; a++;} cout<<'n';} void fifo(int *list,int mem_num){ page p[N];// 定義記錄數(shù)組 int flag;int mem[M];// 定義內(nèi)存 int index =0;// 默認(rèn)下標(biāo) int lack=0;// 初始化內(nèi)存 for(int i=0;i mem[i]=0;} // 遍歷序列 for(i=0;i flag=0;// 設(shè)置默認(rèn)命中 0 for(int j=0;j if(list[i]==mem[j]){ // 檢測(cè)序列與已知內(nèi)存值,命中返回flag flag=1; break; } } if(flag==1){ // 判斷是否命中,則對(duì) p 賦值 p[i].bno = j+1; p[i].pno = list[i]; p[i].status =1; }else{ p[i].pno = list[i]; p[i].status = 0; mem[index] = list[i]; p[i].bno = index+1;// 賦予 頁(yè)號(hào) index =(index+1)%mem_num;// 每次取余 lack++; } } cout<<“FIFO算法:n”;cout<<“---**n”;cout<<“缺頁(yè)次數(shù):”<<'t'< cout<<“-----**n”;cout<<“序列號(hào)n”; cout<<“-----**n”;for(i=0;i cout<<“-----**n”;} for(i=mem_num;i } struct mem{ int order;//內(nèi)存優(yōu)先級(jí) 主要用于識(shí)別是否不常用 int pno;// 內(nèi)存頁(yè)號(hào) int time;// 記錄是否最近使用 }; void lru(int *list,int mem_num){ page p[N];// 定義記錄數(shù)組 int flag;mem m[M];// 定義內(nèi)存 int index =0;// 默認(rèn)下標(biāo) int lack=0;int temp;int max=0;// 內(nèi)存賦值 for(int i=0;i m[i].pno=0; //默認(rèn)初始優(yōu)先級(jí) 0 m[i].order = 0;} for(i=0;i flag=0; for(int j=0;j if(list[i]==m[j].pno){ flag=1; index=j; //m[j].order++; p[i].order =m[j].order; break; } } if(flag==1){ //命中后,p[i].bno = index+1; p[i].pno = list[i]; p[i].status = 1; p[i].order--; temp = p[i].order; for(j=0;j if(p[j].order temp=p[j].order; index = p[j].bno; } } }else{ p[i].status=0; p[i].pno = list[i]; m[index].pno = list[i]; m[index].order = p[i].order; p[i].bno = index+1; for(j=0;j if(m[j].order>max){ index = j; } } index =(index+1)%mem_num;// 每次取余有效的下標(biāo) //max++; lack++; } } cout<<“LRU算法:n”;cout<<“---**n”;cout<<“缺頁(yè)次數(shù):”<<'t'< cout<<“-----**n”;cout<<“序列號(hào)n”; cout<<“-----**n”;for(i=0;i cout<<“-----**n”;} for(i=mem_num;i mem m[M];int flag=0;int index = 0;//下標(biāo) int max = N;int lack=0;for(int i=0;i m[i].pno=0; m[i].time = 0;//設(shè)置內(nèi)存使用頻率 } for(i=0;i flag=0; for(int j=0;j if(list[i]==m[j].pno){ flag=1; index = j; break; } } if(flag==1){ p[i].status =1; p[i].bno = index+1; p[i].pno = list[i]; for(j=0;j for(int g=i;g if(m[j].pno==list[g]){ m[j].time = N-g;//獲取到 最近使用 p[i].time = m[j].time; index = j; } } } }else{ p[i].status =0; p[i].pno = list[i]; m[index].pno = list[i]; m[index].time = N;//設(shè)置默認(rèn)不使用 p[i].bno =index+1; for(j=0;j if(m[j].time>max){ index = j; } } index =(index+1)%mem_num; lack++; } } cout<<“OPT算法:n”;cout<<“---**n”;cout<<“缺頁(yè)次數(shù):”<<'t'< cout<<“-----**n”;cout<<“序列號(hào)n”; cout<<“-----**n”;for(i=0;i cout<<“-----**n”;} for(i=mem_num;i void main(){ int m;cout << “===========================n”;cout << “請(qǐng)輸入內(nèi)存大?。?/4)n”;cin >> m;cout << “===========================n”;opt(list,m);fifo(list,m);lru(list,m); } 運(yùn)行結(jié)果截圖 FIFO、LRU、OPT運(yùn)行截圖(開(kāi)辟3個(gè)內(nèi)存空間): FIFO、LRU、OPT運(yùn)行截圖(開(kāi)辟4個(gè)內(nèi)存空間): 心得體會(huì)及總結(jié): 在開(kāi)始做題目的時(shí)候,需要了解什么是FIOFOLRUOPT這3個(gè)頁(yè)面置換的知識(shí)點(diǎn),同時(shí)參考了網(wǎng)絡(luò)上許多實(shí)現(xiàn)過(guò)程技巧,并在在紙上面簡(jiǎn)單畫(huà)出頁(yè)面如何記錄如何與內(nèi)存置換,這樣子比較方便寫(xiě)出算法。由于這次設(shè)計(jì)的時(shí)間比較倉(cāng)促,其中不免會(huì)有些紕漏,比如在程序的實(shí)現(xiàn)上還不夠嚴(yán)謹(jǐn),出錯(cuò)處理不夠完善等多方面問(wèn)題,這些都有進(jìn)一步改善。同時(shí),在這次編寫(xiě)3個(gè)頁(yè)面算法的過(guò)程中,我學(xué)到了很多東西,無(wú)論在理論上還是實(shí)踐中,都得到不少的提高,這對(duì)以后的工作中會(huì)有一定的幫助。 《操作系統(tǒng)--頁(yè)面置換算法》 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 姓 名: 范學(xué)升 學(xué) 號(hào):1001050903 班 級(jí):電科10-1班 專 業(yè):電子信息科學(xué)與技術(shù) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p> 1.通過(guò)模擬實(shí)現(xiàn)幾種基本頁(yè)面置換的算法,了解虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)。 2.掌握虛擬存儲(chǔ)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理中幾種基本頁(yè)面置換算法的基本思想,并至少用三種算法來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)。 3.通過(guò)對(duì)幾種置換算法頁(yè)面的比較,來(lái)對(duì)比他們的優(yōu)缺點(diǎn),并通過(guò)比較更換頻率來(lái)對(duì)比它們的效率。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容: 設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬存儲(chǔ)區(qū)和內(nèi)存工作區(qū),并使用下述算法來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)頁(yè)面的置換: 1.先進(jìn)先出的算法(FIFO)2.最近最久未使用算法(LRU)3.最佳置換算法(OPT) 三、實(shí)驗(yàn)分析 在進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中,若其所訪問(wèn)的頁(yè)面不存在內(nèi)存而需要把它們調(diào)入內(nèi)存,但內(nèi)存已無(wú)空閑時(shí),為了保證該進(jìn)程能夠正常運(yùn)行,系統(tǒng)必須從內(nèi)存中調(diào)出一頁(yè)程序或數(shù)據(jù)送磁盤(pán)的對(duì)換區(qū)中。但應(yīng)調(diào)出哪個(gè)頁(yè)面,需根據(jù)一定的算法來(lái)確定,算法的好壞,直接影響到系統(tǒng)的性能。 一個(gè)好的頁(yè)面置換算法,應(yīng)該有較低的頁(yè)面更換頻率。 假設(shè)分給一作業(yè)的物理塊數(shù)為3,頁(yè)面數(shù)為20個(gè)。頁(yè)面號(hào)為(20個(gè)): 7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1 1.先進(jìn)先出(FIFO)置換算法的思路 該算法總是淘汰最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面,即選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最久的頁(yè)面予以淘汰。該算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,只需把一個(gè)進(jìn)程已調(diào)入內(nèi)存的頁(yè)面,按照先后次序連接成一個(gè)隊(duì)列,并設(shè)置一個(gè)替換指針,使它總指向最老的頁(yè)面。 2.最近久未使用(LRU)置換算法的思路 最近久未使用置換算法的替換規(guī)則,是根據(jù)頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存后的使用情況來(lái)進(jìn)行決策的。該算法賦予每個(gè)頁(yè)面一個(gè)訪問(wèn)字段,用來(lái)記錄一個(gè)頁(yè)面自上次被訪問(wèn)以來(lái)所經(jīng)歷的時(shí)間,當(dāng)需淘汰一個(gè)頁(yè)面的時(shí)候選擇現(xiàn)有頁(yè)面中其時(shí)間值最大的進(jìn) 行淘汰。 3.最佳(OPT)置換算法的思路 其所選擇的被淘汰的頁(yè)面,獎(jiǎng)是以后不使用的,或者是在未來(lái)時(shí)間內(nèi)不再被訪問(wèn)的頁(yè)面,采用最佳算法,通??杀WC獲得最低的缺頁(yè)率。 4.?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) struct pageInfor { int content;//頁(yè)面號(hào) int timer;//被訪問(wèn)標(biāo)記 }; class PRA { public: PRA(void);int findSpace(void);//查找是否有空閑內(nèi)存 int findExist(int curpage);//查找內(nèi)存中是否有該頁(yè)面 int findReplace(void);//查找應(yīng)予置換的頁(yè)面 void display(void);//顯示 void FIFO(void);//FIFO算法 void LRU(void);//LRU算法 void BlockClear(void);//BLOCK清空,以便用另一種方法重新演示 pageInfor * block;//物理塊 pageInfor * page;//頁(yè)面號(hào)串 private: }; 5.FIFO頁(yè)面置換算法 當(dāng)需要訪問(wèn)一個(gè)新的頁(yè)面時(shí),首先調(diào)用findExist(i)函數(shù)來(lái)查看物理塊中是否就有這個(gè)頁(yè)面,若要查看的頁(yè)面物理塊中就有,則調(diào)用display函數(shù)直接顯示,不需要替換頁(yè)面;如果要查看的頁(yè)面物理塊中沒(méi)有,就需要尋找空閑物理塊放入,若存在有空閑物理塊,則將頁(yè)面放入;若沒(méi)有空閑物理塊,則調(diào)用findReplace函數(shù)替換頁(yè)面。并將物理塊中所有頁(yè)面timer++。 6.LRU頁(yè)面置換算法 當(dāng)需要訪問(wèn)一個(gè)新的頁(yè)面,首先調(diào)用findExist(i)函數(shù)查看物理塊中是否就有這個(gè)頁(yè)面。 7.OPT頁(yè)面置換算法 當(dāng)需要訪問(wèn)一個(gè)新的頁(yè)面,首先調(diào)用findExist(i)函數(shù)來(lái)查看物理塊中是否有這個(gè)頁(yè)面。 8.尋找置換頁(yè)面函數(shù)findReplace比較三個(gè)物理塊中的時(shí)間標(biāo)記timer,找到時(shí)間最久的。 四、源程序結(jié)構(gòu)分析 1. 程序結(jié)構(gòu) 程序共有以下九個(gè)部分: int findSpace(void);//查找是否有空閑內(nèi)存 int findExist(int curpage);//查找內(nèi)存中是否有該頁(yè)面 int findReplace(void);//查找應(yīng)予置換的頁(yè)面 void display(void);//顯示 void FIFO(void);//FIFO算法 void LRU(void);//LRU算法 void OPT(void);//OPT算法; void BlockClear(void);//BLOCK清空,以便用另一種方法重新演示 int main() //主程序 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1運(yùn)行后的初始界面 opt算法 3.FIFO算法 4LRU算法 中北大學(xué)軟件學(xué)院 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 專 業(yè) 軟件工程 課程名稱 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 學(xué) 號(hào) 姓 名 輔導(dǎo)教師 張 靜 成績(jī) 實(shí)驗(yàn)日期 2015、11、20 實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)名稱 :實(shí)驗(yàn)四 頁(yè)面置換算法模擬 2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解內(nèi)存分頁(yè)管理策略(2)掌握調(diào)頁(yè)策略(3)掌握一般常用得調(diào)度算法(4)學(xué)會(huì)各種存儲(chǔ)分配算法得實(shí)現(xiàn)方法。 (5)了解頁(yè)面大小與內(nèi)存實(shí)際容量對(duì)命中率得影響。 3、實(shí)驗(yàn)要求 編程實(shí)現(xiàn)頁(yè)面置換算法,最少實(shí)現(xiàn)兩種算法,比較算法得優(yōu)劣,并將調(diào)試結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上,并檢測(cè)機(jī)算與筆算得一致性。 (1)采用頁(yè)式分配存儲(chǔ)方案,通過(guò)分別計(jì)算不同算法得命中率來(lái)比較算法得優(yōu)劣,同時(shí)也考慮頁(yè)面大小及內(nèi)存實(shí)際容量對(duì)命中率得影響;(2)實(shí)現(xiàn) OPT 算法(最優(yōu)置換算法)、LRU 算法(Least Recently)、FIFO 算法(First IN First Out)得模擬;(3)使用某種編程語(yǔ)言模擬頁(yè)面置換算法.4、實(shí)驗(yàn)算法描述 (1)FIFO(先進(jìn)先出) Y N N Y 開(kāi)始 頁(yè)面走向存入數(shù)組 p[]中,內(nèi)存塊用page[]表示初始化為 0 當(dāng)前p[]中第i個(gè)元素就是否已在內(nèi)Page[]就是否有空把 page[]中最先裝入得頁(yè)面置換出去、i++ 把 p[i]得內(nèi)容直接裝入最上面一個(gè)空內(nèi)存塊,i++ 輸出當(dāng)前內(nèi)存塊狀態(tài) i++ 圖 4-1FIFO算法流程圖 結(jié)束 (2) LRU(最近最久未使用) Y N Y N 圖 4—2 LRU 算法流程圖 開(kāi)始 頁(yè)面走向存入數(shù)組 p[]中,內(nèi)存塊用 page[]表示初始化為 0 當(dāng)前 p[]中第 i 個(gè)元素就是否已在內(nèi)存 Page[]就是否有空把 page[]中最近最久未使用得頁(yè)面置換出去、i++ 把 p[i]得內(nèi)容直接裝入最上面一個(gè)空內(nèi)存塊,i++ 輸出當(dāng)前內(nèi)存塊狀態(tài) 結(jié)束 i++ (3)OPT(最佳置換算法) Y N Y N 圖4-3 OPT 流程圖 開(kāi)始 頁(yè)面走向存入數(shù)組 p[]中,內(nèi)存塊用 page[]表示初始化為 0 當(dāng)前 p[]中第 i 個(gè)元素就是否已在內(nèi)存 Page[]就是否有空把 page[]中以后一段時(shí)間都不使用或就是使用時(shí)間離現(xiàn)在最遠(yuǎn)得換出、i++ 把 p[i]得內(nèi)容直接裝入最上面一個(gè)空內(nèi)存塊,i++ 輸出當(dāng)前內(nèi)存塊狀態(tài) 結(jié)束 i++ 6、實(shí)驗(yàn)代碼 #include <iostream〉 using namespace std;#define Bsize 3 #define Psize 20 struct pageInfor { 號(hào)面頁(yè)// ;tnetnoc tni? int timer; //被訪問(wèn)標(biāo)記 };class PRA{ public: PRA(void); 存內(nèi)閑空有否是就找查// ;)diov(ecapSdnif tni? int findExist(int curpage); //查找內(nèi)存中就是否有該頁(yè)面 int findReplace(void); //查找應(yīng)予置換得頁(yè)面 void display(void); //顯示 法算 OFIF//;)diov(OFIF diov? 法算 URL//;)diov(URL diov? void Optimal(void);//OPTIMAL 算法 void BlockClear(void);//BLOCK 恢復(fù) pageInfor * block;//物理塊 pageInfor * page;//頁(yè)面號(hào)串 private: };PRA::PRA(void){ int QString[20]={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1}; block = new pageInfor[Bsize];)++i;ezisB<i;0=i tni(rof? { ;1— = tnetnoc、]i[kcolb? ;0 = remit、]i[kcolb?? } page = new pageInfor[Psize];)++i;ezisP〈i ;0=i(rof? { ;]i[gnirtSQ = tnetnoc、]i[egap?;0 = remit、]i[egap?? }?} int PRA::findSpace(void) { for(int i=0; i if(block[i]、content == -1) 置位中 KCOLB回返,存內(nèi)閑空到找//;i nruter?;1— nruter?} int PRA::findExist(int curpage) { for(int i=0;i<Bsize; i++))tnetnoc、]egapruc[egap == tnetnoc、]i[kcolb(fi?? 置位中 KCOLB 回返,面頁(yè)該有中存內(nèi)到找//;i nruter? ;1— nruter?} int PRA::findReplace(void) { ;0 = sop tni? for(int i=0;i<Bsize; i++))remit、]sop[kcolb => remit、]i[kcolb(fi?? ? pos = i;//找到應(yīng)予置換頁(yè)面,返回 BLOCK中位置 return pos; } void PRA::display(void) { for(int i=0;i<Bsize; i++) if(block[i]、content!=-1) ?;” ”<〈tnetnoc、]i[kcolb〈〈tuoc? ;ldne<<tuoc?} void PRA::Optimal(void){ ; noitisop,ecaps,tsixe tni? for(int i=0; i {?;)i(tsixEdnif = tsixe??)1-=! tsixe(fi? {? ;ldne〈〈”頁(yè)缺不“<<tuoc? }?? esle? {?? ?? space = findSpace(); ?)1— =! ecaps(fi? ? {? ? ;]i[egap = ]ecaps[kcolb? ? ;)(yalpsid?? ? } ? esle? {?? ?)++k ;ezisB<k ;0=k tni(rof? ? for(int j=i; j<Psize; j++) ? {??? ??)tnetnoc、]j[egap =!tnetnoc、]k[kcolb(fi? { 為 REMIT 置設(shè),用會(huì)不來(lái)將//};0001 = remit、]k[kcolb??一個(gè)很大數(shù) ?? esle? ?? { ?? ? ? block[k]、timer = j; ? ?? break; } ??? }????? ? position = findReplace(); ? ;]i[egap = ]noitisop[kcolb? ;)(yalpsid?? }?? ? } }?} void PRA::LRU(void){ int exist,space,position ; for(int i = 0; i < Psize;i++) {? ? exist = findExist(i);)1- =! tsixe(fi? { ?? cout<<”不缺頁(yè)”< ? block[exist]、timer = —1;//恢復(fù)存在得并剛訪問(wèn)過(guò)得BLOCK 中頁(yè)面 TIMER 為-1 ? } ? else {? ?? space = findSpace();?)1-=!ecaps(fi? ? {?;]i[egap = ]ecaps[kcolb?? ? ;)(yalpsid? ?? } ? esle? {?? ;)(ecalpeRdnif = noitisop?? ? block[position] = page[i]; ? ;)(yalpsid? }?? }? for(int j=0;j〈Bsize;j++) ;++remit、]j[kcolb?? }?} void PRA::FIFO(void) { int exist,space,position ; for(int i=0;i {? exist = findExist(i); ? if(exist!=-1) {cout<<"不缺頁(yè)"< esle? { space = findSpace(); ?)1-=! ecaps(fi? ?? { ? block[space] = page[i]; ? ? display(); }?? esle?? ? { ?? position = findReplace(); ?? block[position] = page[i]; ;)(yalpsid?? ?? } }?)++j;ezisB block[j]、timer++;//BLOCK 中所有頁(yè)面TIMER++ }?} void PRA::BlockClear(void){ for(int i=0;i {? block[i]、content =-1; ? block[i]、timer = 0; } } void main(void){ ;ldne<〈”:法 算 換 置 面 頁(yè)“<<tuoc? cout〈〈”頁(yè)面號(hào)引用串:7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1"<〈endl; cout〈〈”選擇<1>應(yīng)用 LRU 算法”〈<endl; cout<<”選擇<2〉應(yīng)用 FIFO 算法”〈 cout<<”選擇<3>應(yīng)用 Optimal 算法“<〈endl; ;ldne<<"出退>0〈擇選”〈<tuoc? int select; PRA test;? while(select) { ? cin〉>select;)tceles(hctiws? {? :0 esac??;kaerb? :1 esac???;ldne<<“:下如果結(jié)法算URL”<〈tuoc? ;)(URL、tset?? ;)(raelCkcolB、tset??;ldne<<”---—-—--—-—--—-—-—-———“< ? break; :2 esac? cout<〈”FIFO 算法結(jié)果如下:“<<endl; test、FIFO();?;)(raelCkcolB、tset? ? cout<〈”-——-------—-—------—--”<〈endl; ? break; case 3: ;ldne〈<”:下如果結(jié)法算 lamitpO”< test、Optimal(); ? ;)(raelCkcolB、tset??;ldne<<"----—------——--————---"〈〈tuoc??;kaerb? default: ? ;ldne〈<”號(hào)能功確正入輸請(qǐng)“<<tuoc? ;kaerb?? }?? } } 6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 7、實(shí)驗(yàn)心得 加深了對(duì)操作系統(tǒng)得認(rèn)識(shí),了解了操作系統(tǒng)中各種資源分配算法得實(shí)現(xiàn),特別就是對(duì)虛擬存儲(chǔ),頁(yè)面置換有了深入得了解,并能夠用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行模擬演示。在這短短得兩周時(shí)間里,通過(guò)瀏覽、閱讀有關(guān)得資料,學(xué)到了很多東西,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)僅僅書(shū)本得知識(shí)就是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠得,需要把知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去,能力才能得到提高。 使用 MFC可視化編程極大得減少了編寫(xiě)得代碼量,直觀得界面設(shè)計(jì),不但便于修改,而且簡(jiǎn)化了界面程序代碼得編寫(xiě) 兩種頁(yè)面置換算法 FIFO 與LRU理解起來(lái)相當(dāng)容易,但在實(shí)際編程實(shí)現(xiàn)得時(shí)候需要注意各種細(xì)節(jié),需要耐心細(xì)致,實(shí)際編程中遇到一些細(xì)節(jié)上得小問(wèn)題確實(shí)需要仔細(xì)考慮才行. 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班級(jí):計(jì)科姓名:張華敏學(xué)號(hào): 0902班 0909090814 FIFU算法 一,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容: 編寫(xiě)一段程序來(lái)模擬頁(yè)面置換算法中的FIFU算法的實(shí)現(xiàn) 二,算法設(shè)計(jì): 設(shè)置一個(gè)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的函數(shù)rand()產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)來(lái)模擬程序所需訪問(wèn)的頁(yè)面的標(biāo)號(hào),如果頁(yè)面需要被訪問(wèn)則把頁(yè)面中的一個(gè)標(biāo)志位設(shè)為in表示他已經(jīng)被調(diào)入內(nèi)存,如果再次需要訪問(wèn)此頁(yè)面是只需檢查此頁(yè)面的標(biāo)志位是否為in就可判斷它是否已經(jīng)存在在內(nèi)存中了,如果已經(jīng)存在則可直接使用,如果不存在則需調(diào)入,在調(diào)入新頁(yè)面是先檢查內(nèi)存空間是否已滿,如果未滿則直接調(diào)入,如果已經(jīng)滿了則需選擇一個(gè)頁(yè)面將其調(diào)出,調(diào)出時(shí)就把頁(yè)面的標(biāo)志位設(shè)為out。選擇頁(yè)面的規(guī)則是:將進(jìn)入內(nèi)存時(shí)間最久的頁(yè)面調(diào)出去,為了達(dá)到這一目的,在頁(yè)面中設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器,每當(dāng)有新頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存時(shí)則將內(nèi)存中已經(jīng)存在的頁(yè)面計(jì)數(shù)器自動(dòng)加一,調(diào)出頁(yè)面時(shí)就選擇那個(gè)計(jì)數(shù)器最大值的頁(yè)面,調(diào)出后重新將計(jì)數(shù)器設(shè)為零。三,遇到的問(wèn)題及解決方案: 在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到了一些小問(wèn)題,如在C語(yǔ)言中函數(shù)名定義為export()則會(huì)報(bào)錯(cuò)。在調(diào)用有返回值的函數(shù)是如果直接int s=use(pag)則會(huì)運(yùn)行出錯(cuò),要先分開(kāi)寫(xiě)如:int s,s=use(pag).四,源代碼 頭文件.cpp #include int t;//全局變量,用來(lái)盛放rand()函數(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù) enum boolean{in,out};//定義一個(gè)枚舉類型 /////////如果把in,out換成 true,false則會(huì)處錯(cuò)誤 typedef struct { int num;//頁(yè)面編號(hào) char content;//頁(yè)面內(nèi)容 enum boolean flog;//判斷此頁(yè)面是否頁(yè)調(diào)入,調(diào)入為true,否則為false;int count;//頁(yè)面計(jì)數(shù)器 int usebit;//使用位,被使用過(guò)值為1,否則為0 }page; FIFU.cpp #include int capacity=3;//設(shè)置內(nèi)存最多可以容納的頁(yè)面數(shù) void initialize(page p[])//初始化頁(yè)面函數(shù) { for(int i=0;i<5;i++)//初始化頁(yè)面,頁(yè)面內(nèi)容分別為小寫(xiě)字母 abcde,計(jì)數(shù)器全部為0 {p[i].num=i;p[i].content=i+97;p[i].flog=out;p[i].count=0;} } int use(page p[]){ t=rand()%5;//產(chǎn)生一個(gè)0-5的隨機(jī)數(shù),if(p[t].flog==in){ printf(“tt%d頁(yè)面命中n”,t);//for(int i=0;i<5;i++)//調(diào)入此頁(yè)面后其他以在內(nèi)存中存在的頁(yè)面計(jì)數(shù)器加1 // { // if(p[i].flog==in)// p[i].count++;// } return(1);} else return(0);} void import(page p[])//調(diào)入頁(yè)面的函數(shù) { /* int t=rand()%5;//產(chǎn)生一個(gè)0-5的隨機(jī)數(shù),if(p[t].flog==in)printf(“tt%d頁(yè)面命中n”,t);*/ // if(p[t].flog==out)//如果此頁(yè)面未被調(diào)入內(nèi)存則立即調(diào)入 p[t].flog=in;capacity--;//調(diào)入后內(nèi)存空間減少一葉 for(int i=0;i<5;i++)//調(diào)入此頁(yè)面后其他以在內(nèi)存中存在的頁(yè)面計(jì)數(shù)器加1 { if(p[i].flog==in&&p[i].num!=t)p[i].count++;} printf(“頁(yè)面%d被調(diào)入內(nèi)存n”,t);} void port(page p[])//調(diào)出頁(yè)面的函數(shù),,,,,,,,,,,如果函數(shù)名定義為export則處錯(cuò)誤 { int x=0,y;//x用來(lái)暫時(shí)存放計(jì)數(shù)器 中的最大值,y存放此頁(yè)面的頁(yè)面號(hào) for(int i=0;i<5;i++)//尋找計(jì)數(shù)器值最大的 頁(yè)面 { if(p[i].count>x){ x=p[i].count;y=i;} } p[y].flog=out;//修改調(diào)入符號(hào) p[y].count=0;capacity++;//調(diào)入后內(nèi)存空間增加一葉 printf(“ttt頁(yè)面%d被調(diào)出內(nèi)存n”,y);} main(){ int s;long t3,t1,t2;page pag[5];//定義五個(gè)頁(yè)面,,,,,,,,,,,如果這個(gè)定義在子函數(shù)之前那么不用通過(guò)參數(shù) 子函數(shù)便可以直接訪問(wèn) t3=time(NULL);initialize(pag);do { t1=time(NULL);s=use(pag);//,,,,,,,,,,,,,,如果這里寫(xiě)成int s=use(pag)則會(huì)運(yùn)行出錯(cuò) //printf(“s=%d capacity=%dn”,s,capacity);if(capacity>0&&s==0)import(pag);else { if(capacity==0&&s==0){ port(pag);import(pag);} } t2=time(NULL);while(t2-t1<1){ t2=time(NULL);} }while(t2-t3<20);system(“pause”);} 五,測(cè)試結(jié)果: LFU算法 一,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容: 編寫(xiě)一段程序來(lái)模擬頁(yè)面置換算法中的LFU算法的實(shí)現(xiàn) 二,算法設(shè)計(jì): 設(shè)置一個(gè)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的函數(shù)rand()產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)來(lái)模擬程序所需訪問(wèn)的頁(yè)面的標(biāo)號(hào),如果頁(yè)面需要被訪問(wèn)則把頁(yè)面中的一個(gè)標(biāo)志位設(shè)為in表示他已經(jīng)被調(diào)入內(nèi)存,如果再次需要訪問(wèn)此頁(yè)面是只需檢查此頁(yè)面的標(biāo)志位是否為in就可判斷它是否已經(jīng)存在在內(nèi)存中了,如果已經(jīng)存在則可直接使用,如果不存在則需調(diào)入,在調(diào)入新頁(yè)面是先檢查內(nèi)存空間是否已滿,如果未滿則直接調(diào)入,如果已經(jīng)滿了則需選擇一個(gè)頁(yè)面將其調(diào)出,調(diào)出時(shí)就把頁(yè)面的標(biāo)志位設(shè)為out。選擇頁(yè)面的規(guī)則是:將最近一段時(shí)間未被訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)面調(diào)出。為了達(dá)到這一目的在頁(yè)面中設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位,如果頁(yè)面在近期只要被訪問(wèn)過(guò)則將該標(biāo)志位設(shè)置為1(默認(rèn)為0),在選擇調(diào)出頁(yè)面時(shí)只需將標(biāo)志位為0的頁(yè)面調(diào)出即可。三,遇到的問(wèn)題及解決方案: 未遇到什么問(wèn)題 四,實(shí)驗(yàn)感悟: 遇到問(wèn)題后上網(wǎng)查資料和有效,及時(shí)查不到自己想要的但是也可從相關(guān)結(jié)果中獲得啟發(fā)給自己靈感來(lái)想到解決問(wèn)題的方法.四,源代碼 FLU.cpp #include int capacity=3; //設(shè)置內(nèi)存最多可以容納的頁(yè)面數(shù) void initialize(page p[]) //初始化頁(yè)面函數(shù) { for(int i=0;i<5;i++) //初始化頁(yè)面,頁(yè)面內(nèi)容分別為小寫(xiě)字母 abcde,計(jì)數(shù)器全部為0 {p[i].num=i; p[i].content=i+97; p[i].flog=out; p[i].count=0; p[i].usebit=0; } } int use(page p[]){ t=rand()%5; //產(chǎn)生一個(gè)0-5的隨機(jī)數(shù),if(p[t].flog==in) { printf(“tt%d頁(yè)面命中n”,t); p[t].usebit=1; //for(int i=0;i<5;i++)//調(diào)入此頁(yè)面后其他以在內(nèi)存中存在的頁(yè)面計(jì)數(shù)器加1 // { // if(p[i].flog==in) // p[i].count++; // } return(1); } else return(0); } void import(page p[])//調(diào)入頁(yè)面的函數(shù) { int t=rand()%5; //產(chǎn)生一個(gè)0-5的隨機(jī)數(shù),//if(p[t].flog==in) // { // printf(“tt%d頁(yè)面命中n”,t); // p[t].usebit=1; // } // if(p[t].flog==out) //如果此頁(yè)面未被調(diào)入內(nèi)存則立即調(diào)入 p[t].flog=in; capacity--; //調(diào)入后內(nèi)存空間減少一葉 for(int i=0;i<5;i++)//調(diào)入此頁(yè)面后其他以在內(nèi)存中存在的頁(yè)面計(jì)數(shù)器加1 { if(p[i].flog==in&&p[i].num!=t) p[i].count++; } printf(“頁(yè)面%d被調(diào)入內(nèi)存n”,t); } void port(page p[]) //調(diào)出頁(yè)面的函數(shù) ////////////////////////////////如果函數(shù)名定義為export則處錯(cuò)誤 { int x=0,y;//x用來(lái)暫時(shí)存放計(jì)數(shù)器 中的最大值,y存放此頁(yè)面的頁(yè)面號(hào) int z=-1; //用來(lái)判斷近期是否有未被訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)面 int g=0; for(int i=0;i<5;i++)//尋找計(jì)數(shù)器值最大的 頁(yè)面 { if(p[i].count>x) { x=p[i].count; y=i; } } for(int i=0;i<5;i++) { if(p[i].flog==in&&p[i].usebit==0) { z=i; g++; } } if(z==-1||g==3)//如果所有頁(yè)面均為1則按照FIFO算法置換頁(yè)面 //如果g=3則表明頁(yè)面使用位全為零,此時(shí)也按照FIFO算法置換頁(yè)面 { p[y].flog=out;//修改調(diào)入符號(hào) p[y].count=0; capacity++; //調(diào)入后內(nèi)存空間增加一葉 p[y].usebit=0; for(int i=0;i<5;i++)//將所有頁(yè)面置0 p[i].usebit=0; printf(“ttt頁(yè)面%d被調(diào)出內(nèi)存n”,y); } else //如果有頁(yè)面為0則將此頁(yè)面置換出來(lái) { p[z].flog=out;//修改調(diào)入符號(hào) p[z].count=0; capacity++; //調(diào)入后內(nèi)存空間增加一葉 printf(“ttt頁(yè)面%d被調(diào)出內(nèi)存n”,z); } } main(){ int s; long t3,t1,t2; page pag[5];//定義五個(gè)頁(yè)面 ///////////////////如果這個(gè)定義在子函數(shù)之前那么不用通過(guò)參數(shù) 子函數(shù)便可以直接訪問(wèn) t3=time(NULL); initialize(pag); do { t1=time(NULL); s=use(pag); if(capacity>0&&s==0) import(pag); else { if(capacity==0&&s==0) { port(pag); import(pag); } } t2=time(NULL); while(t2-t1<1) { t2=time(NULL); } }while(t2-t3<20); system(“pause”);} 六,實(shí)驗(yàn)結(jié)果 總結(jié) 通過(guò)本次試驗(yàn)我對(duì)各種頁(yè)面置換算法有了更深入的了解,也使得自己認(rèn)識(shí)到平常學(xué)習(xí)到某些東西覺(jué)得懂了會(huì)了可是一旦實(shí)際動(dòng)手操作起來(lái)就會(huì)發(fā)現(xiàn)總會(huì)存在這樣或者那樣的錯(cuò)誤,只有多動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)發(fā)現(xiàn)不足發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并且改正。查漏補(bǔ)缺提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力。 實(shí)驗(yàn)5 頁(yè)面置換算法 一、實(shí)驗(yàn)題目:頁(yè)面置換算法(請(qǐng)求分頁(yè)) 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p> 進(jìn)一步理解父子進(jìn)程之間的關(guān)系。 1)理解內(nèi)存頁(yè)面調(diào)度的機(jī)理。2)掌握頁(yè)面置換算法的實(shí)現(xiàn)方法。3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較不同調(diào)度算法的優(yōu)劣。4)培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。 頁(yè)面置換算法是虛擬存儲(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵,通過(guò)本次試驗(yàn)理解內(nèi)存頁(yè)面調(diào)度的機(jī)制,在模擬實(shí)現(xiàn)FIFO、LRU等經(jīng)典頁(yè)面置換算法的基礎(chǔ)上,比較各種置換算法的效率及優(yōu)缺點(diǎn),從而了解虛擬存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。將不同的置換算法放在不同的子進(jìn)程中加以模擬,培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 這是一個(gè)綜合型實(shí)驗(yàn),要求在掌握父子進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行機(jī)制和內(nèi)存頁(yè)面置換算法的基礎(chǔ)上,能綜合運(yùn)用這兩方面的知識(shí),自行編制程序。 程序涉及一個(gè)父進(jìn)程和兩個(gè)子進(jìn)程。父進(jìn)程使用rand()函數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生若干隨機(jī)數(shù),經(jīng)過(guò)處理后,存于一數(shù)組Acess_Series[]中,作為內(nèi)存頁(yè)面訪問(wèn)的序列。兩個(gè)子進(jìn)程根據(jù)這個(gè)訪問(wèn)序列,分別采用FIFO和LRU兩種不同的頁(yè)面置換算法對(duì)內(nèi)存頁(yè)面進(jìn)行調(diào)度。要求: 1)每個(gè)子進(jìn)程應(yīng)能反映出頁(yè)面置換的過(guò)程,并統(tǒng)計(jì)頁(yè)面置換算法的命中或缺頁(yè)情況。 設(shè)缺頁(yè)的次數(shù)為diseffect。總的頁(yè)面訪問(wèn)次數(shù)為total_instruction。缺頁(yè)率 = disaffect/total_instruction 命中率 = 1-disaffect/total_instruction 2)將為進(jìn)程分配的內(nèi)存頁(yè)面數(shù)mframe 作為程序的參數(shù),通過(guò)多次運(yùn)行程序,說(shuō)明FIFO算法存在的Belady現(xiàn)象。 四、程序流程圖 開(kāi)始創(chuàng)建子進(jìn)程1創(chuàng)建子進(jìn)程2 結(jié)束 子進(jìn)程1邏輯頁(yè)面讀完?N命中?N內(nèi)存頁(yè)面滿?Y命中次數(shù)+1YY最先進(jìn)入的進(jìn)程退出內(nèi)存頁(yè)面N當(dāng)前調(diào)入頁(yè)面進(jìn)入內(nèi)存頁(yè)面退出 2邏輯頁(yè)面讀完?N命中?N內(nèi)存頁(yè)面滿?N當(dāng)前調(diào)入頁(yè)面進(jìn)入內(nèi)存頁(yè)面Y被訪問(wèn)次數(shù)最少的進(jìn)程退出內(nèi)存頁(yè)面Y命中次數(shù)+1,命中頁(yè)面訪問(wèn)數(shù)+1Y退出 五、運(yùn)行結(jié)果及其說(shuō)明 FIFO: LRU: : 六、回答以下問(wèn)題: ① 父進(jìn)程、子進(jìn)程之間的并發(fā)執(zhí)行的過(guò)程 父進(jìn)程與子進(jìn)程之間的并發(fā)執(zhí)行宏觀并行,微觀串行。從宏觀來(lái)說(shuō),父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程1,子進(jìn)程1和父進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行,直到父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程2遇到wait()函數(shù)掛機(jī)為止,當(dāng)子進(jìn)程1結(jié)束父進(jìn)程和子進(jìn)程2并發(fā)執(zhí)行到再次遇見(jiàn)wait()函數(shù)是掛起等待子進(jìn)程2結(jié)束,到子進(jìn)程2結(jié)束返回父進(jìn)程父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行至結(jié)束。從微觀來(lái)說(shuō),父進(jìn)程先執(zhí)行至創(chuàng)建子進(jìn)程1,接下來(lái)父進(jìn)程掛起執(zhí)行子進(jìn)程1知道子進(jìn)程1結(jié)束回到父進(jìn)程;父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行到創(chuàng)建子進(jìn)程2再次掛起,執(zhí)行子進(jìn)程2,直到子進(jìn)程2結(jié)束回到父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行至結(jié)束。 ② 通過(guò)完成實(shí)驗(yàn),根據(jù)你的體會(huì),闡述虛擬存儲(chǔ)器的原理。虛擬存儲(chǔ)器實(shí)際上是用來(lái)解決作業(yè)大而內(nèi)存小的問(wèn)題,他通過(guò)頁(yè)面置換算法來(lái)提供遠(yuǎn)大于內(nèi)存地址空間的地址范圍,針對(duì)不同的程序?qū)⒉煌臄?shù)據(jù)頁(yè)面讀取到虛擬存儲(chǔ)器中用來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ③ 寫(xiě)出FIFO算法中出現(xiàn)Belady現(xiàn)象的內(nèi)存頁(yè)面訪問(wèn)序列。 4個(gè)內(nèi)存頁(yè)面數(shù): 序列2 2 5 3 3 1 3 1 2 5 5 2 3個(gè)內(nèi)存頁(yè)面數(shù): 序列2 1 3 2 1 4 3 1 3 1 5 5 7次命中,命中率為0.58 6次命中,命中率為0.5 七、程序源代碼、文檔注釋及文字說(shuō)明 #include main(){ srand(time(0));int pid1, pid2, fd[2], Acess_Series[12], temp;float effect, rate = 0;char str1[100], str2[100];struct M_Frame { int page_no; char flag;};struct M_Frame one_frame[4];one_frame[0].page_no = 0;one_frame[1].page_no = 0;one_frame[2].page_no = 0;one_frame[3].page_no = 0;effect = 0;int i = 0;printf(“內(nèi)存訪問(wèn)頁(yè)面序列:”);for(;i<12;i++){ Acess_Series[i] = rand()% 5 + 1; printf(“%d ”, Acess_Series[i]);} while((pid1 = fork())==-1);if(pid1 == 0){ int no = 0; int pno = 0; printf(“FIFO頁(yè)面置換算法:n”); for(;no<12;no++) { printf(“調(diào)入的頁(yè)面號(hào)是%d ”, Acess_Series[no]); int k = 0; for(;k <= Frame;k++) { if(one_frame[k].page_no == Acess_Series[no]){ effect++;printf(“命中n”);break;} if(one_frame[k].page_no == 0) { one_frame[k].page_no = Acess_Series[no]; printf(“未命中n”); break; } if(k == Frame) { int j = 1; for(;j <= Frame;j++) { one_frame[j1].page_no;one_frame[t1].page_no = one_frame[j].page_no; } one_frame[Frame].page_no = Acess_Series[no]; printf(“未命中n”); } } printf(“內(nèi)存情況為:%d |%d |%d |%dn”, one_frame[0].page_no, one_frame[1].page_no, one_frame[2].page_no, one_frame[3].page_no); } rate = effect / 12; printf(“命中次數(shù):%fn”, effect); printf(“命中率:%fn”, rate); } wait(0); exit(0);} }第二篇:頁(yè)面置換算法實(shí)驗(yàn)報(bào)告(精選)
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