实 验 报 告
实验名称: 页面置换算法的比较 专 业: 软件工程 班 级:2012211117
姓 名: 冯晶 学 号: 20122111117 完成日期:2014.12.1
注意:如果答题纸不够,可另附页!
信息工程学院实验报告
课程名称:操作系统 实验项目名称:请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟 实验时间:班级 姓名: 学号:
一、实 验 目 的:
1. 了解内存分页管理策略
2. 掌握调页策略
3. 掌握一般常用的调度算法
4. 学会各种存储分配算法的实现方法。
5. 了解页面大小和内存实际容量对命中率的影响。
二、实 验 环 境:
PC机、windows2000 操作系统、VC++6.0
三、实 验 要 求:
本实验要求4学时完成。
1. 采用页式分配存储方案,通过分别计算不同算法的命中率来比较算法的优劣,同时也考虑页面大小及内存实际容量对命中率的影响;
2. 实现OPT 算法 (最优置换算法) 、LRU 算法 (Least Recently) 、 FIFO 算法 (First IN First Out)的模拟;
3. 会使用某种编程语言。
实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法,针对实验要求完成基本代码编写、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。实验后认真书写符合规范格式的实验报告,按时上交。
四、实 验 内 容 和 步 骤:
1. 编写程序,实现请求页式存储管理中常用页面置换算法LRU算法的模拟。要求屏幕显示LRU算法的性能分析表、缺页中断次数以及缺页率。
2. 在上机环境中输入程序,调试,编译。
3. 设计输入数据,写出程序的执行结果。
4. 根据具体实验要求,填写好实验报告。
五、实 验 结 果 及 分 析:
实验结果截图如下:
利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。当进程访问某页面时,便将该页面的页面号从栈中移出,将它压入栈顶。因此,栈顶始终是最新被访问页面的编号,栈底是最近最久未被使用的页面号。
当访问第5个数据“5”时发生了缺页,此时1是最近最久未被访问的页,应将它置换出去。同理可得,调入队列为:1 2 3 4 5 6 7 1 3 2 0 5,缺页次数为12次,缺页率为80%。
六、实 验 心 得:
本次实验实现了对请求页式存储管理中常用页面置换算法LRU算法的模拟。通过实验,我对内存分页管理策略有了更多的了解。
最近最久未使用(LRU)置换算法的替换规则:是根据页面调入内存后的使用情况来进行决策的。该算法赋予每个页面一个访问字段,用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间,当需淘汰一个页面的时候选择现有页面中其时间值最大的进行淘汰。
最佳置换算法的替换规则:其所选择的被淘汰页面,将是以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面。
先进先出(FIFO)页面置换算法的替换规则:该算法总是淘汰最先进入内存的页面,即选择在内存中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,使它总是指向最老的页面。
三种替换算法的命中率由高到底排列OPT>LRU>FIFO。
本次的程序是在网上查找的相关代码然后自己进行修改,先自己仔细地研读了这段代码,在这过程中我对C++代码编写有了更深的了解。总之,本次实验使我明白要学会把课堂上的理论应用到实际操作中。我需要在今后熟练掌握课堂上的理论基础,只有坚实的基础,才能在实际操作中更得心应手。
附 录:
#include "iostream.h"
#include <iomanip.h>
const int DataMax=100;
const int BlockNum = 10;
int DataShow[BlockNum][DataMax]; // 用于存储要显示的数组
bool DataShowEnable[BlockNum][DataMax]; // 用于存储数组中的数据是否需要显示
int Data[DataMax]; // 保存数据
int Block[BlockNum]; // 物理块
int count[BlockNum]; // 计数器
int N ; // 页面个数
int M;//最小物理块数
int ChangeTimes;
void DataInput(); // 输入数据的函数
void DataOutput();
void LRU(); // LRU函数
///*
int main(int argc, char* argv[])
{
DataInput();// DataInput();
LRU();
return 0;
}
//*/
void DataInput()
{
cout<<"请输入最小物理块数:";
cin>>M;
while(M > BlockNum) // 大于数据个数
{
cout<<"物理块数超过预定值,请重新输入:";
cin>>M;
}
cout<<"请输入页面的个数:";
cin>>N;
while(N > DataMax) // 大于数据个数
{
cout<<"页面个数超过预定值,请重新输入:";
cin>>N;
}
cout<<"请输入页面访问序列:"<<endl;
for(int i=0;i<N;i++)
cin>>Data[i];
}
void DataOutput()
{
int i,j;
for(i=0;i<N;i++) // 对所有数据操作
{
cout<<Data[i]<<” ”;
}
cout<<"\n--------------------------------"<<endl;
for(j=0;j<M;j++)
{
cout<<" ";
for(i=0;i<N;i++) // 对所有数据操作
{
if( DataShowEnable[j][i] )
cout<<DataShow[j][i]<<" | ";
else
cout<<" | ";
}
cout<<endl;
}
cout<<"\n缺页次数: "<<ChangeTimes<<endl;
cout<<"缺页率: "<<ChangeTimes*100/N<<"%"<<endl;
}
void LRU()
{
int i,j;
bool find;
int point;
int temp; // 临时变量
ChangeTimes = 0;
for(j=0;j<M;j++)
for(i=0;i<N;i++)
DataShowEnable[j][i] = false; // 初始化为false,表示没有要显示的数据
for(i=0;i<M;i++)
{
count[i] = 0 ;
}
for(i=0;i<N;i++) // 对有所数据操作
{
// 增加count
for(j=0;j<M;j++)
count[j]++;
find = false; // 表示块中有没有该数据
for(j=0;j<M;j++)
{
if( Block[j] == Data[i] )
{
count[j] = 0;
find = true;
}
}
if( find ) continue; // 块中有该数据,判断下一个数据
// 块中没有该数据
ChangeTimes++; // 缺页次数++
if( (i+1) > M ) // 因为i是从0开始记,而BlockNum指的是个数,从1开始,所以i+1
{
//获得要替换的块指针
temp = 0;
for(j=0;j<M;j++)
{
if( temp < count[j] )
{
temp = count[j];
point = j; // 获得离的最远的指针
}
}
}
else point = i;
// 替换
Block[point] = Data[i];
count[point] = 0;
// 保存要显示的数据
for(j=0;j<M;j++)
{
DataShow[j][i] = Block[j];
DataShowEnable[i<M?(j<=i?j:i):j][i] = true; // 设置显示数据
}
}
// 输出信息
cout<<endl;
cout<<"内存状态:\n"<<"--------------------------------"<< endl;
DataOutput();
}
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