1、软 件 学 院操作系统实验报告专 业： 软件工程 班 级： RB 软工互 152 学 号： 201560160226 学生姓名： 王泽华 指导教师： 韩新超 实验四：请求页式存储管理一实验目的深入理解请求页式存储管理的原理，重点认识其中的地址变换、缺页中断、置换算法等实现思想。二实验属性该实验为综合性、设计性实验。三实验仪器设备及器材普通 PC386 以上微机四实验要求本实验要求 4 学时完成。本实验要求完成如下任务：（1） 建立相关的数据结构：存储块表、页表等；（2） 实现基本分页存储管理，如分配、回收、地址变换；（3） 在基本分页的基础上实现请求分页存储管理；（4） 给定一批作业/进程，选
2、择一个分配或回收模拟；（5） 将整个过程可视化显示出来。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并完成预习报告、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（参见附录 A） ，并要求用正规的实验报告纸和封面装订整齐，按时上交。五、实验提示1、本实验虽然不以前面实验为基础，但建议在其界面中继续增加请求页式存储管理功能。2、数据结构：内存分配表、页表空间（用数组实现） ，修改 PCB 结构增加页表指针、页表长度。3、存储管理：编写内存分配、内存回收算法、页面置换算法。4、主界面设计：在界面上增加一个请求分页内存分配按
3、钮、请求分页内存回收按钮、装入指定进程的指定页按钮。触发请求分页内存分配按钮，弹出作业大小输入框，输入后调用内存分配函数，在内存分配表和页表中看到分配的存储块。触发请求分页内存回收按钮，弹出进程 ID 输入框，输入后调用内存回收函数，在内存分配表中看到回收后的状态改变。5、功能测试：从显示出的内存分配表和页表，可查看操作的正确与否。六、实验步骤（1） 任务分析：1.最佳页面置换算法（OPT）：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。采用最佳置换算法，通常可保证获得最低的缺页率。2.最近最久未使用（LRU）算法：当需要置换一页时，选择在最近一段时间里最
4、久没有使用过的页面予以置换。（2） 程序设计：程序功能模块图如下：（1）在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这表现在：所有线程都具有相同的地址空间（进程的地址空间） 。此外我们应该还要用控制语句，控制线程的同步执行。 2. 这个实验是要求我们采用算法模拟分页存储管理技术的 FIFO 和 LRU 算法。所以我们 应该先生成地址序列，有了地址序列，我们要找到它所在的虚页，然后通过查找实页，再判断下一步动作。假如要访问的虚页不在内存中，不命中，我们要替换实页内容。根据 FIFO 算法，直接替换最早进入内存中的那一页就可以了。所以可以设立一个循环指针，记录那个最早进入内存中的那页。而
5、对于 LRU 算法，我们要替换是到现在为止最长时间没被访问的页，在这里我们可以用一个队列来表示内存。把最久没使用的页放在队头，然后替换进去的页放在队尾就可以了。假如要访问的虚页在内存中，明显是命中。对于 FIFO 算法，不处理，而对于 LRU 算法，我们还要把他的权值置 0。（2）系统功能流程图：N NY Y请求分页式储存管理最近最久未使用算法先进先出算法开始还有指令？开始还有指令？Y YN N（3）算法分析1.先进先出 定义一个队列存放页面，头指针记录最先进入队列的页面的位置，每次替换头指针指向的页面。2.最近最少使用 定义一个二维数组，一维用来记录页面号，一维用来记录该页面被使用的次数，每
6、次替换最近最少使用的页面（3）程序结果：在运行界面选择某个算法，运行结果，如图 1，图 2 所示：图 1新页进入计算过程数组第一 位，其余为一次下移找到了吗？计算页号计算命中率结束计算页号找到了吗？比较现有页面计数项的大小，新页面替换最大项页面计算命中率结束图 2（3） 调试与测试：1.第一道涉及线程的题编译时总是发生错误，原来编译这类程序在原有的编译语言后要加上-pthread.2.第二个分页算法我们在系统结构课已经做过这个实验，所以有了一定的了解，加上一点修改就能够使用了。所以没太花功夫。七、实验总结通过实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解了虚拟存储技术的特点。通过对页面、页表
7、、地址转换和页面置换过程的模拟，加深对请求调页系统的原理和实现过程的理解，也知道了几种算法的效率，也验证了 LRU算法的命中率平均的比 FIFO 算法要高。通过本次实验，我收获了很多。我了解到编写程序不是首要任务，而是一种实现手段。我们最重要的是如何做好需求分析和理清思路，做出正确、简介的流程设计，这样可以达到事半功倍的效果。八、附录/# include /# include #include“stdio.h“#include#include #define N 16#define num 5 /*进程分配物理块数目*/int AN=1,2,3,4,5,6,7,8,5,2,3,2,7,8,1,
8、4; /*页表映像*/typedef struct page int address; /*页面地址*/struct page *next; page;struct page *head,*run,*rear;void jccreat() /*进程分配物理块*/ int i=1;page *p,*q;head=(page *)malloc(sizeof(page); p=head;for(i=1;inext=q; q-address=0; q-next=NULL; p=q; rear=p;int search(int n)page *p;int i=0;p=head;while(p-next)
9、if(p-next-address=n)printf(“Get it at the page %dn“,i+1);run=p;return 1;p=p-next;i+;return 0;void changeOPT(int n,int position)int i;int total=0;int flag=1;int distancenum;int MAX;int order=0;page *p,*q;p=head-next;q=head-next;for(i=0;iaddress=0)flag=0;break;p=p-next;i+;if(!flag)p-address=n;printf(“
10、Change the page %dn“,i+1);elsewhile(q)for(i=position;iaddress=Ai)distancetotal=i-position;total+;q=q-next;MAX=distance0;for(i=0;iMAX)MAX=distancei;order=i;printf(“Change the page %dn“,order+1);i=0;while(p)if(i=order)p-address=n;i+;p=p-next;void changeLRU(int n)int i=0;int flag=1;page *p,*delect;p=he
11、ad-next;while(p)if(p-address=0)flag=0;p-address=n;printf(“Change the page %dn“,i+1);break;p=p-next;i+;if(flag)delect=head-next;head-next=delect-next;printf(“Delect from the head, and add new to the end.n“);delect-address=n;rear-next=delect;rear=delect;rear-next=NULL;float OPT()int i;int lose=0;float
12、 losef;float percent;for(i=0;inext;run-next=p-next;rear-next=p;rear=p;rear-next=NULL;printf(“Move it to end of queue.n“);losef=lose; percent=1-(losef/N);return percent; main() /*主函数部分*/float percent; int choice;printf(“Select the arithmetic:n(1)OPTn(2)LRUnyour choice is:“);scanf(“%d“,/*选择页面置换算法*/jccreat(); /*创建进程*/if(choice=1) /*采用 OPT 算法置换*/percent=OPT(); /*计算 OPT 时的缺页率*/printf(“The percent of OPT is %f“,percent);else if(choice=2) /*采用 LRU 算法置换*/percent=LRU(); /*计算 LRU 时的缺页率*/printf(“The percent of OPT is %f“,percent);else printf(“Your choice is invalid.“);getch();
