实验三 模拟操作系统的页面置换.doc

院 系：计 算 机 学 院 实验课程： 操作系统 实验项目：模拟操作系统的页面置换 指导老师： 陈红英老师 开课时间：2011 ～ 2012年度第 2学期 专 业：网络工程 班 级：10级 学 生：yuth 学 号：* 华南师范大学教务处 一、综合设计实验题目 模拟操作系统的页面置换 1、 采用一种熟悉的语言，如 C、PASCAL 或C++ 等，编制程序，最好关键代码采用C/C++ ，界面设计可采用其它自己喜欢的语言。 2、 模拟操作系统采用OPT、FIFO 和LRU算法进行页面置换的过程。 3、 设程序中地址范围为0 到32767 ，采用随机数生成256 个指令地址，满足50%的地址是顺序执行，25%向前跳，25% 向后跳。 为满足上述条件，可采取下列方法： 设d0=10000，第 n个指令地址为dn，第 n+1 个指令地址为dn+1 ，n的取值范围为0 到255。每次生成一个 1 到1024范围内的随机数a，如果a落在1 到512 范围内，则dn+1 =dn+1。如果a落在513 到768范围内，则设置dn+1 为1 到dn范围内一个随机数。如果a落在769 到1024范围内，则设置dn+1 为dn到32767 范围内一个随机数。 例如：srand(); 初始化一个随机函数。 a[0] ＝10*rand()/32767*255+1; a[1]=10*rand()/32767*a[0]…语句可用来产生a[0]与a[1]中的随机数。 或采用以下方式： （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+2，3 19]中随机选取一条指令并执行 F：重复步骤A-E，直到320次指令 （2）将指令序列变换为页地址流 设：页面大小为1K； 用户内存容量4页到32页； 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，用户指令可组成32页。 4、 页面大小的取值范围为1K，2K，4K，8K，16K 。按照页面大小将指令地址转化为页号。对于相邻相同的页号，合并为一个。 5、 分配给程序的内存块数取值范围为1 块，2 块，直到程序的页面数。 6、 分别采用OPT、FIFO 和LRU算法对页号序列进行调度，计算出对应的缺页中断率。 7、 打印出页面大小、分配给程序的内存块数、算法名、对应的缺页中断率。 8、 分析页面大小和分配给程序的内存块数对缺页中断率的影响。分析不同 的页面置换算法的调度性能。 二、中文摘要 这次实验是模拟操作系统的页面置换，分别用先进先出算FIFO、最近最久未使用算法LRU和最佳淘汰算法OPT等三种置换算法来管理管理内存块，并打印出页面大小、分配给程序的内存块数、算法名、对应的缺页中断率。最后对不同算法的调度性能。 三、关键词 页面置换 FIFO LRU OPT 四、前言 本实验的目的及要求 1、掌握操作系统的页面置换过程，加深理解页式虚拟存储器的实现原理。 2、掌握用随机数生成满足一定条件的指令地址流的方法。 3、掌握页面置换的模拟方法。 五、实验设计 （一）、需求分析 用一种熟悉的语言，如C、PASCAL或C++等，编制程序。 分别采用OPT、FIFO和LRU算法对页号序列进行调度。 （二）、设计流程 根据实验目标，明确实验的具体任务； 编写程序实现页面置换； 运行程序，调试； 记录并分析实验结果。 （二）、关键技术 根据实验要求，使得50%的指令地址是顺序执行，25%向前跳，25% 向后跳。可采取下列方法：设d0=10000，第 n个指令地址为dn，第 n+1 个指令地址为dn+1 ，n的取值范围为0 到255。每次生成一个 1 到1024范围内的随机数a，如果a落在1 到512 范围内，则dn+1 =dn+1。如果a落在513 到768范围内，则设置dn+1 为1 到dn范围内一个随