操作系統(tǒng)存儲管理

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1、學號操作系統(tǒng)實驗報告實驗三存儲管理學生姓名專業(yè)、班級指導教師成績電子與信息工程系2012年6月14日實驗四存儲管理常用頁面置換算法模擬實驗實驗目的通過模擬實現(xiàn)請求頁式存儲管理的幾種基本頁面置換算法，了解虛擬存儲技術的特點，掌握虛擬存儲請求頁式存儲管理中幾種基本頁面置換算法的基本思想和實現(xiàn)過程，并比較它們的效率。實驗內(nèi)容設計一個虛擬存儲區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)，并使用下述算法計算訪問命中率。1、最佳淘汰算法（OPT）2、先進先出的算法（FIFO）3、最近最久未使用算法（LRU）4、最不經(jīng)常使用算法（LFU）5、最近未使用算

2、法（NUR）命中率＝１－頁面失效次數(shù)／頁地址流長度實驗準備本實驗的程序設計基本上按照實驗內(nèi)容進行。即首先用srand()和rand()函數(shù)定義和產(chǎn)生指令序列，然后將指令序列變換成相應的頁地址流，并針對不同的算法計算出相應的命中率。（1）通過隨機數(shù)產(chǎn)生一個指令序列，共320條指令。指令的地址按下述原則生成：A：50%的指令是順序執(zhí)行的B：25%的指令是均勻分布在前地址部分C：25%的指令是均勻分布在后地址部分具體的實施方法是：A：在[0，319]的指令地址之間隨機選取一起點mB：順序執(zhí)行一條指令，即執(zhí)行地址為m+

3、1的指令C：在前地址[0,m+1]中隨機選取一條指令并執(zhí)行，該指令的地址為m’D：順序執(zhí)行一條指令，其地址為m’+1E：在后地址[m’+2，319]中隨機選取一條指令并執(zhí)行F：重復步驟A-E，直到320次指令（2）將指令序列變換為頁地址流設：頁面大小為1K；用戶內(nèi)存容量4頁到32頁；用戶虛存容量為32K。在用戶虛存中，按每K存放10條指令排列虛存地址，即320條指令在虛存中的存放方式為：第0條-第9條指令為第0頁（對應虛存地址為[0，9]）第10條-第19條指令為第1頁（對應虛存地址為[10，19]）……………

4、…………………第310條-第319條指令為第31頁（對應虛存地址為[310，319]）按以上方式，用戶指令可組成32頁。實驗指導一、虛擬存儲系統(tǒng)UNIX中，為了提高內(nèi)存利用率，提供了內(nèi)外存進程對換機制；內(nèi)存空間的分配和回收均以頁為單位進行；一個進程只需將其一部分（段或頁）調(diào)入內(nèi)存便可運行；還支持請求調(diào)頁的存儲管理方式。當進程在運行中需要訪問某部分程序和數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)其所在頁面不在內(nèi)存，就立即提出請求（向CPU發(fā)出缺中斷），由系統(tǒng)將其所需頁面調(diào)入內(nèi)存。這種頁面調(diào)入方式叫請求調(diào)頁。為實現(xiàn)請求調(diào)頁，核心配置了四種數(shù)據(jù)結(jié)

5、構(gòu)：頁表、頁框號、訪問位、修改位、有效位、保護位等。二、頁面置換算法當CPU接收到缺頁中斷信號，中斷處理程序先保存現(xiàn)場，分析中斷原因，轉(zhuǎn)入缺頁中斷處理程序。該程序通過查找頁表，得到該頁所在外存的物理塊號。如果此時內(nèi)存未滿，能容納新頁，則啟動磁盤I/O將所缺之頁調(diào)入內(nèi)存，然后修改頁表。如果內(nèi)存已滿，則須按某種置換算法從內(nèi)存中選出一頁準備換出，是否重新寫盤由頁表的修改位決定，然后將缺頁調(diào)入，修改頁表。利用修改后的頁表，去形成所要訪問數(shù)據(jù)的物理地址，再去訪問內(nèi)存數(shù)據(jù)。整個頁面的調(diào)入過程對用戶是透明的。常用的頁面置換算

6、法有1、最佳置換算法（Optimal）2、先進先出法（FisrtInFirstOut）3、最近最久未使用（LeastRecentlyUsed）4、最不經(jīng)常使用法（LeastFrequentlyUsed）5、最近未使用法（NoUsedRecently）三、參考程序：四、運行結(jié)果五、分析1、從幾種算法的命中率看，OPT最高，其次為NUR相對較高，而FIFO與LRU相差無幾，最低的是LFU。但每個頁面執(zhí)行結(jié)果會有所不同。2、OPT算法在執(zhí)行過程中可能會發(fā)生錯誤五、思考1、為什么OPT在執(zhí)行時會有錯誤產(chǎn)生？答：OPT算

7、法本身實現(xiàn)就不現(xiàn)實，它只是一種理想算法，它是假設將來主存中的頁面調(diào)度情況與過去一段時間內(nèi)主存中的調(diào)度情況是相同的，這種假設并不總是正確的，因此在執(zhí)行過程中會出現(xiàn)錯誤。