操作系统试验报告面置换算法模拟

1、操 作 系 统 实 验 报 告 6 -页面置换算法模拟用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！实验报告（2013 / 2014 学年第1学期）课程名称 操作系统原理实验名称实验6:页面置换算法模拟实验时间2013年 12 月 10 日指导单位软件工程系指导教师杨健学生姓名 班级学号学院（系）软件工程系专业- 计算机软件与服务外包精心整理，用心做精品2用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！实验名称实验1 : Linux操作、使用、编程与进程创建指导教师杨健实验类型实验:实验学时2实验时间2013.12.10一、实验目的1.通过模拟实现几种基本页面置换的算法，了解虚拟存储技术的特点。2

2、.掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思 想，并至少用二种算法来模拟实现。3.通过对几种置换算法页面的比较，来对比他们的优缺点，并通过比较 更换频率来对比它们的效率。二、实验环境（实验设备）Win dows 2000Visual Studio三、实验内容设计 个虚拟存储区和内存工作区，并使用下述算法来模拟实现页面的置 换：1. 先进先出的算法（FIFO）2. 最近最久未使用算法（LRU3. 最佳置换算法（OPT实验分析在进程运行过程中，若其所访问的页面不存在内存而需要把它们调入 内存，但内存已无空闲时，为了保证该进程能够正常运行，系统必须从内 存中调出一页程序或数据送磁盘的

3、对换区中。但应调出哪个页面，需根据 一定的算法来确定，算法的好坏，直接影响到系统的性能。一个好的页面置换算法，应该有较低的页面更换频率。假设分给一作业的物理块数为3，页面数为20个。页面号为（20个）:7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 11 .先进先出（FIFO）置换算法的思路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， 按照先后次序连接成一个队列，并设置一个替换指针，使它总指向最老的 页面。2. 最近久未使用(LRU)置换算法的思路

4、最近久未使用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。3. 最佳(OPT置换算法的思路其所选择的被淘汰的页面，奖是以后不使用的，或者是在未来时间内 不再被访问的页面，采用最佳算法，通常可保证获得最低的缺页率。4. FIFO页面置换算法当需要访问一个新的页面时，首先调用 fin dExist(i)函数来查看物理块中是否就有这个页面，若要查看的页面物理块中就有，则调用 display 函数直接显示，不需要替换页面；如果要查看的页面物

5、理块中没有，就需 要寻找空闲物理块放入，若存在有空闲物理块，则将页面放入；若没有空 闲物理块，则调用findReplace函数替换页面。并将物理块中所有页面 timer+。5. LRU页面置换算法当需要访问一个新的页面，首先调用fin dExist(i)函数查看物理块中是否就有这个页面。6. OPT页面置换算法精心整理，用心做精品1用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！当需要访问一个新的页面，首先调用fin dExist(i)函数来查看物理块中是否有这个页面。7. 寻找置换页面函数findReplace比较三个物理块中的时间标记timer , 找到时间最久的。代码#include <

6、;stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#define BLOCK_MAX_SIZE 20最？大洙？物？理元？块e大洙?小？en u%FIFO=1 丄 RU,OPT;struct no de_pageint address; / 指？令?地?址int page_num;/ 页？面？号?int next_order; / 下?一?次?访？问。的?次？序6*page;/物？理元？块e定义？typedef struct BlockNodeint page_index; /page数簓组哩？的？下？标括？struct Bl

7、ockNode * next;BlockNode;struct int length; /当獭？前°物？理元？块e长O度0int miss_flag; / 缺o?页？标括?志?, ?若?为al, ?则。缺？页?int miss_count; / 缺 o?页?次？数簓BlockNode*fro nt;BlockNode*rear;Block;精心整理，用心做精品2用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！/本？程序。中全？局？变？量?名？均0由？两？个？单蹋？词洙？组哩？成e,?且&开a头 ？字?母？大洙？写'int BlockSize = 5;/ 物？理元？块e 大

8、洙?小？int PageCount = 200; / 页？面？总哩？数簓int PageSize = 1024;/ 页？面？大洙？小？int AddrRange = 8*1024; / 访？问 e 地址范？围§int get_n um( i nt dow n, i nt up)/ 得？到?一 ?个 ?dow nup之?间？的？整？数簓int num;char str111;while (1)fgets(str,111* sizeof (int ),stdin);num=atoi(str); /把？字?符?串？中的?数簓字？转羇换？为a整?数簓if (num>=down&

9、& num<=up)break;printf("输?入?范?围§有瓺误6,请?重?新？输?入?:");/whilereturn n um;void init_block() /构1造一?个？空？的？物？理元？块e队6列Block.rear=Block.front=(BlockNode*)malloc(sizeof (BlockNode);if (!Block.front)printf("内 u 存?分?配？失骸？败悒?n");exit(0);Block.le ngth=0;Block.miss count=0;Block.rear

10、-> next=NULL;void enqueue( int page_index) / 入？队6BlockNode*node=(BlockNode*)malloc( sizeof (BlockNode);if (!node)printf("内 u 存?分?配？失骸？败悒?n");exit(0);no de->page_ in dex=page_ in dex;n ode-> next=NULL;Block .len gth+;Block.rear- >n ext=no de;Block.rear=no de;void dequeue() / 岀？队

11、 6BlockNode* node;no de=Block.fr ont->n ext;Block.fr ont->n ext=no de->n ext;if (node= Block.rear)Block.rear=Block.fro nt;free( no de);Block.le ngth-;void clear_block() / 清？空？物？理元？块ewhile (Block.rear=Block.front->next)Block.fr ont->n ext=Block.rear- >n ext;free(Block.rear);Block.le

12、 ngth_;Block.rear=Block.fro nt;Block.le ngth=0;Block.miss_cou nt=O;void destroy_block() / 销。毁d物理元？块0while (Block.rear=Block.front)Block.fr on t=Block.fro nt->n ext;free(Block.rear);free(page);void init_page() /初？始?化-页？面?系卩列int i,j;srand(time(NULL);/用？当獭？前°系卩统？时骸？间？来厉？初?始?化-随？机。种?子哩？page=(str

13、uct node_page*) malloc(PageCount* sizeof (struct node_page);for (i=O;i<PageCount;i+)pagei.address=ra nd()%AddrRa nge;pagei.page_ num=pagei.address/PageSize;for (i=O;i<PageCount;i+)for (j=i+1；j<PageCount;j+)if (pagei.page_num= pagej.page_num)pagei. next_order=j;break;/if/forif (j= PageCount)

14、 / 说卩明* pagei以？后o都?不?会0再d访问epagei. next_order= PageCou nt;/forvoid print_page()/ 打洙？印？页?面?系卩列int i;prin tf(''n'printf("页?面?系卩列为a：阰n");for (i=O;i<PageCount;i+)printf( "%-2d,%-4d" ,pagei.page_num,pagei.address%PageSize);if (i+1)%5= 0)printf( "n");/ifprintf(

15、 "n");void FIFO_Replace( int page_index) /FIFO 置？换?BlockNode* node;if (!Block.length)en queue(page_ in dex);return no de=Block.fr ont;while (node=node->next)if (pagenode->page_index.page_num=pagepage_index.page_num)Block.miss_flag=O;return ;if (Block.length<BlockSize) en queue(pag

16、e_ in dex);Block.miss_flag=0;return ;dequeue();en queue(page_ in dex);Block.miss_flag=1; Block.miss_cou nt+; void LRU_Replace( int page_index) /LRU 置？换？ BlockNode* no de,*last_ no de;if (!Block.length)en queue(page_ in dex);return ;last_ node=no de=Block.fr ont;while (node=node->next)if (pagenode

17、->page_index.page_num= pagepage_index.page_num) last_ no de->n ext=no de->n ext;Block.le ngth-;if (node= Block.rear)Block.rear=last_ no de;en queue (no de->page_ in dex);free( no de);Block.miss_flag=0;return ;last_ node=no de;if (Block.length<BlockSize) en queue(page_ in dex);return ;

18、dequeue();en queue(page_ in dex);Block.miss_flag=1;Block.miss_cou nt+; void OPT_Replace( int page_index) /OPT置？换？BlockNode* node;BlockNode*max_ no de,*max_ no de_last; if (!Block.length)en queue(page_ in dex);Block.miss_flag=0;return ;no de=Block.fr ont;while (node=node->next)if (pagenode->pag

19、e_index.page_num= pagepage_index.page_num) no de->page_ in dex=page_ in dex;return ;if (Block.length<BlockSize) en queue(page_ in dex);Block.miss_flag=0;return ; no de=Block.fr ont;max_node=no de->n ext;while (node=node-next) / 寻°找 oBlock 中Dnext_order 值卩最？大洙？的？节。点? if (pagemax_node->

20、;page_index.next_order<pagenode->page_index.next_order) max_node=no de;no de=Block.fr ont;max_no de_last=no de;while (node=node->next) / 寻°找 oBlock 中Dnext_order 值卩最？大洙？的？节。点?的？上?一?个？节。点? if (node= max_node)break;max_no de_last=no de;max_no de_last- >n ext= max_no de->n ext;Block.

21、le ngth_;if (max_node= Block.rear)Block.rear=max_ no de_last;free(max_ no de);en queue(page_ in dex);Block.miss_flag=1;Block.miss_cou nt+;void page_replace( int num)int i,j;BlockNode* node;char str35= "FIFO" , "LRU " , "OPT "printf( "=%s=snr n um-1);printf("页?

22、面 ?号?*");for (i=0;i< BlockSize;i+)printf(" “)；printf( "* 是？否？缺o?页？ *n");for (i=O;i<PageCount;i+)printf( " %-4d*" ,pageil.page num);if (num= FIFO) FIFO_Replace(i);else if (num = LRU) LRU_Replace(i);else if (num = OPT) OPT_Replace(i);no de=Block.fr ont;while (node=n

23、ode->next)printf( "%-2d" ,pagenode->page_index.page_num);for (j=Block.length;j<BlockSize;j+)printf("“)；printf("* %s *nn",(Block.miss_flag=1 ?"Yes" : "No");printf(printf("缺应页？数簓:%d,缺应页？率©%.2fnn" ,Block.miss_count,( float )Block.miss

24、_count/PageCount *100);printf("按恪？回？车卩键u继绩!nn");getchar();void confige()/ 程序。设®置?int num;while (1)精心整理，用心做精品21printf(*n");printf( "* 程序6设已置？ *n");printf(H*n");printf( "* 1,设E?置？物？理元？块e大洙?小?(默？认?5) *n");"* 2,设E?置？访？问0地?址范？围§*n"printf（ "

25、* 3,设E ?置？页？面?大洙？小？（默？认？1K） *n"）;printf（ "* 4,设E ？置？页？面？总哩？数簓（默？认？200） *n"）;printf（ "* 5,显？示？各+项？设E ？置？值卩 *n"）;printf( "* 6,返刁？回？ *n");printf(H*n"）；printf（"请？输？入？您。的?选？择？:"）;n um=get_ num(1,6);if (num=6)break;if (num=1)printf("请?输?入?物？理元？块e 大洙?小

26、？(1%d):" ,BLOCK_MAX_SIZE);BlockSize=get_ num(1,BLOCK_MAX_SIZE);printf("设E?置?成e功!nn");/ifelse if (num=2)printf("请?输?入?访？问 e 地?址范？围§ (1%d)K: " ,999);AddrRa nge=get_ num(1,999)* 1024;printf("设E?置?成e功!nn");/elseifelse if (num=3)printf("请？输?入?页?面?大洙?小?(1%d)K:

27、" ,AddrRange/1024);PageSize=get_ num(1,AddrRa nge/1024)* 1024;printf("设E?置?成e功!nn");/elseifelse if (num=4)printf("请?输?入?页?面?总哩？数簓(1%d):" ,32767);PageCou nt=get_ num(1,32767);I!/elseif else if (num=5)printf( "n");printf( "* 当獭？前° 物？理元？块 e 大洙?小？:dn" ,B

28、lockSize);printf( "* 当獭？前° 访？问 e 地?址范？围§ :%d Kn" ,AddrRange/1024);printf( "* 当獭？前°页？面？大洙？小?:%d Kn" ,PageSize/1024);printf( "* 当獭？前°页？面？总哩？数簓dn",PageCount);printf( "n");free(page);in it_page();void begin() int num; prin t_page();while (1)pri

29、ntf(*n");printf（ "* 页？面？置？换?算?法厉?*n"）;printf(H*n");printf( "* 1,先0 进?先e 出?置?换?算?法厉？FIFO) *n");printf( "* 2,最？近u最?久?未使？用?置 ?换？算？法厉?LRU) *n");printf( "* 3,最？佳?置?换?算?法厉?OPT) *n");printf( "* 4,返刁？回？ *n");printf(H*n");printf（"请？输?入?您。的

30、?选?择?:"）;n um=get_ num(1,4); if (num= 4) break; page_replace( num); clear_block();free(page); in it_page(); int main()int num;in it_block();in it_page();while (1) n um=get_ num(1,3);printf(、n*n");printf("*存？储洹？器+管u理元？模£拟a系卩统？ *n");printf("*n");printf("* 1,进？入？页？面?置?换?算?法厉?*n");printf(&quo