实验五请求页式存储管理的页面置换算法

操作系统实验报告班级:计科0801班姓名：韩伟伟学号：08407106时间：2011-5-25实验五请求页式存储管理的页面置换算法一．实验目的通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟程序，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。二．实验属性设计三．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产：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。2.将指令序列变换成为页地址流设页面大小为1K；用户内存容量为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条至第9条指令为第0页；第10条至19条指令为第1页；…第310条至319条指令为第31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。(1)先进先出算法（FIFO）(2)最近最少使用算法（LRU）(3)最佳使用算（OPT）命中率＝１－页面失效次数／页地址流长度本实验中，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。四．思路关于随机数的产生办法。首先要初始化设置随机数，产生序列的开始点，例如，通过下列语句实现：srand(400)；(1)计算随机数，产生320条指令序列m＝160；for(i＝0；i＜80；i++＝{j＝i﹡4；a[j]＝m；a[j+1]＝m+1；a[j+2]＝a[j]﹡1.0﹡rand()/32767；a[j+3]＝a[j+2]+1m＝a[j+3]+(319-a[j+3])﹡1.0﹡rand()/32767；}(2)将指令序列变换成为页地址流for(k＝0；k＜320；k++){pt＝a[k]/10；pd=a[k]%10；…}(3)计算不同算法的命中率rate＝1-1.0﹡U/320；其中U为缺页中断次数，320是页地址流长度。(4)输出格式kfifo1ru40.230.25…321.01.0五．实验报告1．写出你编写的C语言程序。#includeconio.h#includestdio.h#includestdlib.h#includestring.h#defineMyprintfprintf(|---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---|\n)/*表格控制*/#definebsize4//物理块大小#definepsize16//进程大小typedefstructpage{intnum;/*记录页面号*/inttime;/*记录调入内存时间*/}Page;/*页面逻辑结构，结构为方便算法实现设计*/Pageb[bsize];/*内存单元数*/intc[bsize][psize];/*暂保存内存当前的状态：缓冲区*/intqueue[100];/*记录调入队列*/intK;/*调入队列计数变量*/intphb[bsize]={0};//物理块标号intpro[psize]={0};//进程序列号intflag[bsize]={0};//进程等待次数(存放最久未被使用的进程标志)inti=0,j=0,k=0;//i表示进程序列号,j表示物理块号intm=-1,n=-1;//物理块空闲和进程是否相同判断标志intmax=-1,maxflag=0;//标记替换物理块进程下标intcount=0;//统计页面缺页次数//**************************************************************////**************************************************************//随机产生序列号函数//**************************************************************int*build(){printf(随机产生一个进程序列号为：\n);inti=0;for(i=0;ipsize;i++){pro[i]=10*rand()/(RAND_MAX+1)+1;printf(%d,pro[i]);}printf(\n);return(pro);}//**************************************************************//查找空闲物理块//**************************************************************intsearchpb(){for(j=0;jbsize;j++){if(phb[j]==0){m=j;returnm;break;}}return-1;}//**************************************************************//查找相同进程//**************************************************************intsearchpro(){for(j=0;jbsize;j++){if(phb[j]==pro[i]){n=j;returnj;}}return-1;}//**************************************************************//初始化内存//**************************************************************voidempty(){for(i=0;ibsize;i++)phb[i]=0;count=0;//计数器置零}//**************************************************************//先进先出页面置换算法//**************************************************************voidFIFO(){for(i=0;ipsize;i++){m=searchpb();n=searchpro();//找flag值最大的for(j=0;jbsize;j++){if(flag[j]maxflag){maxflag=flag[j];max=j;}}if(n==-1)//不存在相同进程{if(m!=-1)//存在空闲物理块{phb[m]=pro[i];//进程号填入该空闲物理块count++;flag[m]=0;for(j=0;j=m;j++){flag[j]++;}m=-1;}else//不存在空闲物理块{phb[max]=pro[i];flag[max]=0;for(j=0;jbsize;j++){flag[j]++;}max=-1;maxflag=0;count++;}}else//存在相同的进程{phb[n]=pro[i];for(j=0;jbsize;j++){flag[j]++;}n=-1;}for(j=0;jbsize;j++){printf(%d,phb[j]);}printf(\n);}printf(缺页次数为：%d\n,count);printf(\n);}//**************************************************************//**************************************************************/*初始化内存单元、缓冲区*/voidInit(Page*b,intc[bsize][psize]){inti,j;for(i=0;ipsize;i++){b[i].num=-1;b[i].time=psize-i-1;}for(i=0;ibsize;i++)for(j=0;jpsize;j++)c[i][j]=-1;}/*取得在内存中停留最久的页面,默认状态下为最早调入的页面*/intGetMax(Page*b){inti;intmax=-1;inttag=0;for(i=0;ibsize;i++){if(b[i].timemax){max=b[i].time;tag=i;}}returntag;}/*判断页面是否已在内存中*/intEquation(intfold,Page*b){inti;for(i=0;ibsize;i++){if(fold==b[i].num)returni;}return-1;}/*LRU核心部分*/voidLruu(intfold,Page*b){inti;intval;val=Equation(fold,b);if(val=0){b[val].time=0;for(i=0;ibsize;i++)if(i!=val)b[i].time++;}else{queue[++K]=fold;/*记录调入页面*/val=GetMax(b);b[val].num=fold;b[val].time=0;for(i=0;ibsize;i++)if(i!=val)b[i].time++;}}voidLRU(){inti,j;K=-1;Init(b,c);for(i=0;ipsize;i++){Lruu(pro[i],b);c[0][i]=pro[i];/*记录当前的内存单元中的页面*/for(j=0;jbsize;j++)c[j][i]=b[j].num;}/*结果输出*/printf(内存状态为：\n);Myprintf;for(j=0;jpsize;j++)printf(|%2d,pro[j]);printf(|\n);Myprintf;for(i=0;ibsize;i++){for(j=0;jpsize;j++){if(c[i][j]==-1)printf(|%2c,32);elseprintf(|%2d,c[i][j]);}printf(|\n);}Myprintf;printf(\n调入队列为:);for(i=0;iK+1;i++)printf(%3d,queue[i]);printf(\n缺页次数为：%6d\n缺页率：%16.6f,K+1,(float)(K+1)/psize);}//**************************************************************//主函数//**************************************************************voidmain(){intsel;do{printf(\t\t\t--------------------------------------\t\t\t);printf(\t\t\t☆☆^-^欢迎进入操作系统界面^-^☆☆\t\t\t);printf(\t\t\t--------------------------------------\t\t\t\n);printf(\t\t\t☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆\t\t\t);printf(\t\t\t☆虚拟内存☆\t\t\t);printf(\t\t\t☆--------------------------------☆\t\t\t);printf(\t\t\t☆1、产生随机序列☆\t\t\t);printf(\t\t\t☆--------------------------------☆\t\t\t);printf(\t\t\t☆2、最久未使用(LRU)☆\t\t\t);printf(\t\t\t☆--------------------------------☆\t\t\t);printf(\t\t\t☆3、先进先出(FIFO)☆\