东北大学操作系统实验五报告

操作系统实验报告班级物联网1302班学号姓名实验5页面置换算法一、实验题目：页面置换算法（请求分页）二、实验目的：进一步理解父子进程之间的关系。1）理解内存页面调度的机理。2）掌握页面置换算法的实现方法。3）通过实验比较不同调度算法的优劣。4）培养综合运用所学知识的能力。页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键，通过本次试验理解内存页面调度的机制，在模拟实现FIFO、LRU等经典页面置换算法的基础上，比较各种置换算法的效率及优缺点，从而了解虚拟存储实现的过程。将不同的置换算法放在不同的子进程中加以模拟，培养综合运用所学知识的能力。三、实验内容及要求这是一个综合型实验，要求在掌握父子进程并发执行机制和内存页面置换算法的基础上，能综合运用这两方面的知识，自行编制程序。程序涉及一个父进程和两个子进程。父进程使用rand()函数随机产生若干随机数，经过处理后，存于一数组Acess_Series[]中，作为内存页面访问的序列。两个子进程根据这个访问序列，分别采用FIFO和LRU两种不同的页面置换算法对内存页面进行调度。要求：1）每个子进程应能反映出页面置换的过程，并统计页面置换算法的命中或缺页情况。设缺页的次数为diseffect。总的页面访问次数为total_instruction。缺页率=disaffect/total_instruction命中率=1-disaffect/total_instruction2）将为进程分配的内存页面数mframe作为程序的参数，通过多次运行程序，说明FIFO算法存在的Belady现象。四、程序流程图开始创建子进程1创建子进程2父进程等待子进程结束结束子进程1读逻辑页面已调入物理页面？物理页面表是否已满？淘汰最先进入页缺页次数次数加1将读的页调入物理页面表已读完逻辑页面？退出ynynyn子进程2读逻辑页面已调入物理页面?物理页面表是否已满?淘汰最先进入页缺页次数加1将读的页调入物理页面表是否已读完逻辑页面退出调整物理页面表中页的顺序ynnyyn五、程序源代码、文档注释及文字说明#includestdio.h#includestdlib.h#includetime.h#includesys/types.h#includesys/stat.h#includeerror.h#includewait.h#includeunistd.h#definetotal_instruction12voidmain(){intn,m;voidLRU(intAcess_series[]);voidFIFO(intAcess_series[]);srand((int)time(NULL));intAcess_series[total_instruction]/*={4,1,1,2,4,4,3,4,2,5,2,1}*/;for(inti=0;itotal_instruction;i++)Acess_series[i]=(int)(rand()/3276.7)%5+1;printf(therandnumber:\n);for(inti=0;itotal_instruction;i++)printf(%d,Acess_series[i]);printf(\n);//LRU(Acess_series);//FIFO(Acess_series);intx,y,fd[2];if((x=fork())==0){if((y=fork())==0)LRU(Acess_series);elseFIFO(Acess_series);}else;}voidLRU(intAcess_series[]){intM_Frame[3];intM[3],diseffect=0,top=0;for(inti=0;i3;i++){M_Frame[i]=0;M[i]=0;}printf(\nusingLRU:\n);for(inti=0;itotal_instruction;i++){if(top==0){M_Frame[0]=Acess_series[i];diseffect++;top++;}elseif(top==1){if(M_Frame[0]==Acess_series[i])M[0]=-1;else{M_Frame[1]=Acess_series[i];diseffect++;top++;}}elseif(top==2){if(M_Frame[0]==Acess_series[i]){M_Frame[0]=M_Frame[1];M_Frame[1]=Acess_series[i];M[0]=-1;}elseif(M_Frame[1]==Acess_series[i])M[1]=-1;else{M_Frame[2]=Acess_series[i];diseffect++;top++;}}else{if(M_Frame[0]==Acess_series[i]){M_Frame[0]=M_Frame[1];M_Frame[1]=M_Frame[2];M_Frame[2]=Acess_series[i];M[0]=-1;}elseif(M_Frame[1]==Acess_series[i]){M_Frame[1]=M_Frame[2];M_Frame[2]=Acess_series[i];M[1]=-1;}elseif(M_Frame[2]==Acess_series[i])M[2]=-1;else{M_Frame[0]=M_Frame[1];M_Frame[1]=M_Frame[2];M_Frame[2]=Acess_series[i];diseffect++;}}for(intj=0;j3;j++){printf(%d,M_Frame[j]);M[j]++;}if(M[0]&&M[1]&&M[2])printf(notarget);elseprintf(target);printf(\n);}printf(thenumberoftarget:%d,total_instruction-diseffect);}voidFIFO(intAcess_series[]){intM_Frame[3];intM=0,diseffect=0,top=0;for(inti=0;i3;i++)M_Frame[i]=0;printf(\nusingFIFO:\n);for(inti=0;itotal_instruction;i++){if(top==0){M_Frame[0]=Acess_series[i];diseffect++;top++;}elseif(top==1){if(M_Frame[0]!=Acess_series[i]){M_Frame[1]=Acess_series[i];diseffect++;top++;}elseM=1;}elseif(top==2){if(M_Frame[0]==Acess_series[i]||M_Frame[1]==Acess_series[i])M=1;else{M_Frame[2]=Acess_series[i];diseffect++;top++;}}else{if(M_Frame[0]==Acess_series[i]||M_Frame[1]==Acess_series[i]||M_Frame[2]==Acess_series[i])M=1;else{M_Frame[0]=M_Frame[1];M_Frame[1]=M_Frame[2];M_Frame[2]=Acess_series[i];diseffect++;}}for(intj=0;j3;j++)printf(%d,M_Frame[j]);if(M==1){printf(target);M=0;}elseprintf(notarget);printf(\n);}printf(thenumberoftarget:%d,total_instruction-diseffect);}六、运行结果及其说明七、回答以下问题：①父进程、子进程之间的并发执行的过程父子进程之间的调度基于调度算法调度到CPU中运行，从宏观上来看就是并发执行②通过完成实验，根据你的体会，阐述虚拟存储器的原理。为解决内存小而作业大、作业多的矛盾，以及执行过程中只是把当前运行需要的那部分程序和数据装入内存。所以，操作系统把各级存储器统一管理起来。就是说，应该把一个程序当前正在使用的部分放在内存，而其余部分放在磁盘上，就启动执行它。操作系统根据程序执行时的要求和内存的实际使用情况，随机地对每个程序进行换入/换出。③写出FIFO算法中出现Belady现象的内存页面访问序列。当内存块大小分别为3和4时，访问顺序为1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5时会出现Belady现象。