(完整word版)页面置换算法-实验报告.doc

河南师范大学软件学院综合性实验报告专业年级班级：课程名称操作系统指导教师学号姓名实验地点实验时间项目名称页面置换算法实验类型综合性实验目的学习常见的4种页面置换算法：最佳置换算法（OPT），先进先出页面置换算法（FIFO），最近最久未使用页面算法（LRU），最少使用置换算法（LFU）。编写函数并计算输出上述各种算法的命中率。总体设计（设计原理、设计方案及流程等）设计原理：OPT页面置换算法OPT所选择被淘汰的页面是已调入内存，且在以后永不使用的，或是在最长时间内不再被访问的页面。因此如何找出这样的页面是该算法的关键。可为每个页面设置一个步长变量，其初值为一足够大的数，对于不在内存的页面，将其值重置为零，对于位于内存的页面，其值重置为当前访问页面与之后首次出现该页面时两者之间的距离，因此该值越大表示该页是在最长时间内不再被访问的页面，可以选择其作为换出页面。FIFO页面置换算法FIFO总是选择最先进入内存的页面予以淘汰，因此可设置一个先进先出的忙页帧队列，新调入内存的页面挂在该队列的尾部，而当无空闲页帧时，可从该队列首部取下一个页帧作为空闲页帧，进而调入所需页面。LRU页面置换算法LRU是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的，它利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，选择最近最久未使用的页面予以淘汰。该算法主要借助于页面结构中的访问时间time来实现，time记录了一个页面上次的访问时间，因此，当须淘汰一个页面时，选择处于内存的页面中其time值最小的页面，即最近最久未使用的页面予以淘汰。LFU页面置换算法LFU要求为每个页面配置一个计数器（即页面结构中的counter），一旦某页被访问，则将其计数器的值加1，在需要选择一页置换时，则将选择其计数器值最小的页面，即内存中访问次数最少的页面进行淘汰。设计流程：1.通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。2.指令序列变换成页地址流3.计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。4.在主函数中生成要求的指令序列，并将其转换成页地址流；在不同的内存容量下调用上述函数使其计算并输出相应的命中率。实验步骤（包括主要步骤、代码分析等）主要代码：1.页面结构typedefstruct{intpn,pfn,counter,time;}pl_type;pl_typepl[total_vp];其中pn为页面号（页号），pfn为页帧号（物理块号），counter为一个周期内访问该页面的次数，time为访问时间；pl[total_vp]为页面结构数组，由于共有320条指令，每页可装入10条指令，因此虚页长total_vp的值为32。将此结构封装到Pahg.h文件中。2.页帧控制结构structpfc_struct{intpn,pfn;structpfc_struct*next;};typedefstructpfc_structpfc_type;pfc_typepfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;其中pfc[total_vp]定义用户进程的页帧控制结构数组，在该实验中，用户内存工作区是动态变化的，最多可达到用户进程的虚页数目，即32个物理块。*freepf_head为空闲页帧头的指针*busypf_head为忙页帧头的指针*busypf_tail忙页帧尾的指针讲此结构封装到PageControl.h头文件中。3.主要函数(1)voidinitialize(int):初始化函数该函数主要对页面结构数组pl和页帧结构数组pfc进行初始化，如置页面结构中的页面号pn，初始化页帧号pfn为空，访问次数counter为0，访问时间time为-1；同样对页帧数组进行初始化，形成一个空闲页帧队列。(2)voidOPT(int):计算使用最佳页面算法时的命中率(3)voidFIFO(int):计算使用先进先出页面置换算法时的命中率(4)voidLRU(int):计算使用最近最久未使用页面置换算法时的命中率(5)voidLFU(int):计算使用最少使用置换算法时的命中率voidFIFO(inttotal_pf)/*先进先出页面置换算法*/{inti,j;pfc_type*p;initialize(total_pf);busypf_head=busypf_tail=NULL;for(i=0;i<total_instruction;i++){if(pl[page[i]].pfn==INVALID)/*页面失效*/{diseffect=diseffect+1;if(freepf_head==NULL)/*无空闲页帧*/{p=busypf_head->next;pl[busypf_head->pn].pfn=INVALID;//将忙页帧队首页面作为