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1、实验五 请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟,班级：软件工程3班； 学号：11270337； 姓名：孙园萍,一、实验目的,（1）了解内存分页管理策略（2）掌握调页策略（3）掌握一般常用的调度算法（4）学会各种存储分配算法的实现方法。（5）了解页面大小和内存实际容量对命中率的影响。,二、实验内容,（1）采用页式分配存储方案，通过分别计算不同算法的命中率来比较算法的优劣，同时也考虑页面大小及内存实际容量对命中率的影响；（2）实现OPT 算法 (最优置换算法)、LRU 算法 (Least Recently)、 FIFO 算法 (First IN First Out)的模拟；（3）会使用某种编程语言
2、。,三、实验原理,分页存储管理将一个进程的逻辑地址空间分成若干大小相等的片，称为页面或页。在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存而需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据，送磁盘的对换区中。但应将哪 个页面调出，须根据一定的算法来确定。通常，把选择换出页面的算法称为页面置换算法(Page_Replacement Algorithms)。 一个好的页面置换算法，应具有较低的页面更换频率。从理论上讲，应将那些以后不再会访问的页面换出，或将那些在较长时间内不会再访问的页面调出。,1、最佳置换算法OPT(Optimal)它是由Belad
3、y于1966年提出的一种理论上的算法。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。但由于人目前还无法预知一个进程在内存的若干个页中，哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法是无法实现的，便可以利用此算法来评价其它算法。 2、先进先出(FIFO)页面置换算法 这是最早出现的置换算法。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，按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指针，使它总是指向最老的页面。,3、最近最久未使用
4、置换算法 （1）LRU(Least Recently Used)置换算法的描述FIFO置换算法性能之所以较差，是因为它所依据的条件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反映页面的使用情况。最近最久未使用（LRU）置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。由于无法预测各页面将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，因此，LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。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t,，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其t值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。,（2）LRU置换算法的硬
5、件支持 LRU置换算法虽然是一种比较好的算法，但要求系统有较多的支持、硬件。为了了解一个进程在内存中的各个页面各有多少时间未被进程访问，以及如何快速地知道哪一页是最近最久未使用的页面，须有以下两类硬件之一的支持： a）寄存器 为了记录某个进程在内存中各页的使用情况，须为每个在内存中的页面配置一个移位寄存器，可表示为 R=Rn-1Rn-2Rn-3R2R1R0 当进程访问某物理块时，要将相应寄存器的Rn-1位置成1。此时，定时信号将每隔一定时间(例如100ms)将寄存器右移一位。如果我们把n位寄存器的数看作是一个整数，那么具有最小数值的寄存器所对应的页面，就是最近最久未使用的页面。如图1示出了某进
6、程在内存中具有8个页面，为每个内存页面配置一个8位寄存器时的LRU访问情况。这里，把8个内存页面的序号分别定为18。由图可以看出，第7个内存页面的R值最小，当发生缺页时首先将它置换出去。,b)栈 可利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。每当进程访问某页面时，便将页面的页面号从栈中移出，将它压入栈顶。因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号民，而栈底则是最近最久未使用的页面的页面号。,程序清单,实验步骤如下：/现定义数据结构和全局变量#include #include #define M 4#define N 17#define Myprintf printf(|-+-+-+-+-+-+
7、-+-+-+-n)表格控制Typedef struct page Int num;/记录页面号Int time;/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,Page bM;/内存单元数Int cMN;/暂保存内存当前的状态 ： 缓冲区Int queue100;/记录调入队列Int k;/调入队列计数变量/初始化内存单元、缓冲区Void Init(Page *b,int cMN) Int i,j;For(i=0;iN;i+) bi,num=-1; bi.time=N-i-1;For(i=0;iM;i+) For(j=0;jN;j+) cij=-1;/取得在内存中停留最久
8、的页面，默认状态下为最早调入的页面,Int GetMax(Page *b) Int i;Int max=-1;Int tag=0;For(i=0;imax) Max=bi.time; Tag=i;Return tag;/判断页面是否已在内存中Int Equation(int fold,Page *b) Int i;For(i=0;iM;i+) If(fold=bi.num) return i;Return -1;/LRU算法,Void Lru(int fold,Page *b) Int i;Int val;Val = Equation(fold,b);If(val=0) bval.time =
9、 0;For(i=0;iM;i+) If(i!=val) bi.time+;Else Queue +k = fold;/记录调入页面 Val=GetMax(b);bval.num=fold;bval.time=0;For(i=0;iM;i+) if (i!=val) bi.time+;/FIFO与OPT的算法描述省略,/主程序void main() Int aN=1,0,1,0,2,4,1,0,0,8,7,5,4,3,2,3,4; Int i,j;Start:K=-1;Init(b,c)For(i=0;iN;i+) Lru(ai,b); C0i=ai;/记录当前的内存单元中的页面For(j=0
10、;jM;j+) Cji=bj.num;/结果输出Printf(内存状态为：n);Myprintf;For(j=0;jN;j+) Printf(%2d,ai);Printf(n);Myprintf;,For(i=0;iM;i+) For(j=0;jN;j+) If(cij=-1) printf(%2c,32); Else Printf(%2d,cij);Printf(/n);Myprintf;Printf(n 调入队列为：)；For(i=0;iK+1;i+) Printf(%3d,queuei);Printf(n缺页次数为：%6dn 缺页率：%16.6f,K+1,(float)(K+1)/N);Printf(/nAre you continuing!fy?);If(getchar()=y) goto start;,谢谢观赏,
