东华大学操作系统存储管理实验报告.docx

东华大学计算机学院操作系统实验报告实验名称：存储管理问题姓名：姜元杰学号： 111310228 班级：计算机1102 指导老师：李继云报告日期： 2013/11/2实验概述实验目标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，掌握请求页式管理的页面置换算法。实验要求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：50%的指令是顺序执行的；25%的指令是均匀分布在前地址部分。25%的指令是均匀分布在后地址部分。将指令序列变换成页地址流页面大小 = 10条指令4页=用户内存容量=32页；用户虚存容量 = 32页；在用户虚存中，按每K存放10条指令排列虚存地址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）；最近最少使用算法（LRU）；最佳淘汰算法（OPT）；命中率=1-页面失效次数/页地址流长度；输出以表结构输出，行头是页码，列头是对应替换算法。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。实验内容设计思路总体思路：设计存储管理类（class StorageManagemen），封装FIFO，LRU,OPT算法实现函数与各自所需公共或个体数据机构和公共代码部分，实现“TOP-DOWN”的程序设计思想，增强代码结构性和可读性。先进先出的算法（FIFO）：FIFO是最简单的页置换算法，FIFO的页置换的算法为每个页记录着该页调入内存的时间。当必须置换一页时，将选择最旧的页。注意并不需要记录调入一页的确切时间，可以创建一个FIFO队列来管理内存中的所有页。队列中的首页将被置换。当需要调入页时，将它加入到队列的尾部。FIFO的页置换算法很好理解和实现，但是，其性能并不是很好。所替代的页可能是很久以前使用的、现已不再使用的初始化模块，另一方面，所替代的页可能包含一个以前初始化的并且不断使用的常用变量。最近最少使用算法（LRU）：选择最近最长时间未访问过的页面予以淘汰，默认过去一段时间内未访问过的页面，在最近的将来可能也不会被访问。本实验实现算法通过为每个页面设置一个访问字段，用来记录页面自上次被访问以来所经历的时间，淘汰页面时选择现有页面中值最大的予以淘汰。尽管各类参考书声明LRU算法为堆栈类算法，但本实验通过优先队列完全可以实现。最佳淘汰算法（OPT）：最佳置换算法所选择的被淘汰页面将是以后永不使用，或者是在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证获得最低的缺页率。本实验实现算法通过为每个页面设置一个CPU使用“间隔”——即表示CPU将在未处理的页面序列中第几步处理到该页面，如果页面不再被CPU处理，赋值为极大值（INT_MAX），淘汰页面时选择现有页面中值最大的予以淘汰。本实验同LRU一样，通过优先队列实现。主要数据结构公共部分：class StorageManagement：存储管理类，封装所有算法。const int MAX_OP_NUM：操作页面最大数，默认320const int MAX_MEMORY_PAGE：用户内存存储物理块数最大值，默认32int Page_OP[MAX_OP_NUM]：访问页面序列，随机生成double Miss：每次访问相应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数double Total：页面置换次数int TMAX_MEMEORY_PAGE：用户内存存储物理块数bool isEmpty：内存是否占满先进先出的算法（FIFO）：queueint q：内存存储队列，先进先出最近最少使用算法（LRU）：struct Lpage：Lpage lPage[MAX_MEMORY_PAGE]：FIFO LRU进程页面priority_queueLpage q：内存存储优先队列，最近使用次数大者优先级高queueLpage qq：LRU中用于修改最近使用时间函数的临时队列最佳淘汰算法（OPT）：struct Opage：Opage oPage[MAX_MEMORY_PAGE]：OPT进程页面priority_queueOpage q：内存存储优先队列，CPU使用间隔大者优先级高queueOpage qq：OPT中用于修改使用间隔的临时队列主要代码结构公共部分：int main()：Main函数菜单界面void Initial(int n)：用于初始化各算法参数的函数void Output(int n)：控制输出函数最近最少使用算法（LRU）：void alterLateUse(priority_queueLpage q, int Pos)：LRU中用于修改内