操作系统实验报告(四).doc

XXXX大学
实验报告
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实验名称实验四存储器管理实验
课程名称操作系统
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专业班级：学生姓名:
学号：成绩：
指导教师：实验日期：

华北电力大学实验报告
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一、实验目的及要求
一、实验目的
存储器管理的主要功能是，合理地分配内存空间，数据存储和查询。其中，请求页式存储管理是一种具有虚拟空间技术的存储器管理系统。
本实验的目的是，设计请求页式存储管理中的页面置换算法，加深了解虚拟存储技术的特点，掌握各种页面置换的算法。
二、实验要求
（１）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％的指令均匀分布在低地址部分。
③２５％的指令均匀分布在高地址部分。
具体实施的方法是：
①在［０，３１９］的指令地址之间随机产生一个起点m；
②顺序执行一条指令，即执行m＋１处的执行；
③在地址［０，m＋１］中随机选取一条指令执行，该指令的地址为m１；
④顺序执行一条指令，即执行m1＋１处的执行；
⑤在地址［m1＋2,319］中随机选取一条指令执行；
⑥重复上述步骤直到执行了３２０条指令为止。
（２）将指令序列改变为页地址流，并假设：
①页面尺寸为１Ｋ。
②用户的内存容量为４页到３２页。
③用户的虚存容量为３２Ｋ。
在用户虚存中，按每Ｋ存放１０条指令来排列虚存地址，即３２０条指令在虚存放方式为：
第０条～第９条为０号页（对应的虚存地址为［０，９］）。
第１０条～第１９条为１号页（对应的虚存地址为［１０，１９］）。
…………
第3１０条～第3１９条为3１号页（对应的虚存地址为［3１０，3１９］）。
按上述方式，用户指令可组成32页。
（3）计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。
①先进先出算法（FIFO）。
②最近最少使用算法（LRU）。
③最佳淘汰算法。
④最少访问页面算法（LFR）。
其中，命中率为：
命中率=(1+缺页次数)/页地址流长度

本实验中，页的地址流长度为320，页面失效次数为每次访问响应指令时，该指令对应的页面不在内存中的次数。
3．随机数的产生方法
在VC中设计到随机数有两个函数srand()andrand()。srand()的作用是是一个种子，提供每次获得随机数的基数而已，rand()根据种子而产生随机数。
注意
1：srand()里的值必须是动态变化的，否则得到的随机数就是一个固定数
2：如果我们想得到一个0-60的随机数那么可以写成
inti;
srand(GetTickCount());
i=rand()%60;
二、实验所需仪器、设备、材料
PC机
三、实验原理
1、分页请求系统
为了能实现请求调页和置换功能，系统必须提供必要的硬件支持，其中，最重要的是：
（1）请求分页的页表机制。它是在分页的页表机制上增加若干个项而形成的，作为请求分页的数据结构；
（2）缺页中断机构。每当用户程序要访问的页面尚未调入内存时，便产生一缺页中断，以请求OS将所缺的页面调入内存；
（3）地址变换机构。它同样是在分页的地址变换机构的基础上发展形成的。
为了实现请求调页还须得到OS的支持，在实现请求调页功能时，石油OS将所需的页从外存调入内存；在实现置换功能时，也是由OS将内存的某些页调至外存。
2、页面置换算法
一、最佳（Optimal）置换算法
采用最佳置换算法可保证获得最低的缺页率。但由于人们目前还无法预知一个进程在内存的若干个页面中，哪一个页面是未来最长时间内不在被访问的，因而该算法也是无法实现的，但是可利用该算法去评价其它算法。图6-3示出了利用最佳置换算法时的置换图。由图可看出，采用最佳置换算法，只发生了6次页面置换。
二、先进先出页面置换算法
该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中的驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法实现简单，只需把一个进程已调入内存的页面，按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指针，使它总是指向最老页面。但该算法与进程实际运行的规律不相适应，因为在进程中，有些页面经常被访问，含有全局变量、常用函数、例程等的页面，FIFO置换算法并不能保证这些页面不被淘汰。
三、最近最久未使用LRU置换算法
1、LRU（LeastRecentlyUsed）算法的描述
FIFO置换算法之所以性能较差，是因为它所依据的条件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反映页面的使用情况。而最近最久未使用（LRU）的页面置换算法，，则是根据页面调入内存后的使用情况。由于无法预测各页面将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似。因此，LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。
2、LRU算法的