北邮大上操作系统存储管理实验报告.doc

操作系统 实验三 存储管理实验 班级：2009211311 学号： 姓名：schnee 目 录 1. 实验目的 2 2. 实验内容 2 (1) 通过随机数产生一个指令序列，共320条指令 2 (2) 将指令序列变换成为页地址流 2 (3) 计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率 2 3. 随机数产生办法 3 环境说明 3 4. 程序设计说明 3 4.1. 全局变量 3 4.2. 随机指令序列的产生 4 4.3. FIFO算法 4 4.4. LRU算法 4 4.5. OPT算法 5 5. 编程实现（源程序）： 5 6. 运行结果及分析 11 6.1. 运行（以某两次运行结果为例，列表如下：） 11 6.2. Belady’s anomaly 11 实验目的 存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。 本实验的目的是通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。 实验内容 (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： a) 50% 的指令是顺序执行的； b) 25% 的指令是均匀分布在前地址部分； c) 25% 的指令是均匀分布在后地址部分； 具体的实施方法是： a) 在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m； b) 顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令； c) 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(; d) 顺序执行一条指令，其地址为m(+1; e) 在后地址[m(+2，319]中随机选取一条指令并执行; f) 重复上述步骤a)~f)，直到执行320次指令。 (2) 将指令序列变换成为页地址流 设： a) 页面大小为1K； b) 用户内存容量为4页到32页； c) 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]）； … … 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，用户指令可以组成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 a) 先进先出的算法（FIFO）； b) 最近最少使用算法（LRU）； c) 最佳淘汰算法（OPT）； 命中率=1-页面失效次数/页地址流长度 在本实验中，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。 随机数产生办法 关于随机数产生办法，可以采用操作系统提供的函数，如Linux或UNIX系统提供函数srand()和rand()，分别进行初始化和产生随机数。例如： srand(); 语句可以初始化一个随机数； a[0]=10*rand()/32767*319+1; a[1]=10*rand()/32767*a[0]; … 语句可以用来产生a[0]与a[1]中的随机数。 环境说明 此实验采用的是Win7下Code::blocks 10.05编译器编程。 此word实验文档中采用notepad++的语法高亮。 程序设计说明 全局变量 const int maxn = 320; //序列个数 const int max = maxn +20;//数组大小 const int maxp = max/10; //最大页数 int inst[max];//指令序列 int page[max];//页地址流 int size; //内存能容纳的页数 bool in[maxp]; //该页是否在内存里，提高效率 int pin[maxp]; //现在在内存里的页 其中in[]数组是为了方便直接判断该页是否在内存里，而不用遍历内存里所有页来判断。 fault_n用来记录缺页次数。 随机指令序列的产生 按照实验要求的写了，但是由于没有考虑细节，开始时出了点问题。 当m=319时，我们顺序执行m+1会产生第32页的页地址，从而使页地址没能按要求限制在[0, 31]之间。 解决方法：采用循环模加来避免超出范围。 但是这样之后有可能出现模0的问题。所以我索性将等于0的模数都赋值为160. 最后的程序如下。 void produce_inst() { int m, n; int num = 0; while(num maxn) { m = rand() % maxn; inst[num+