蘭州大學(xué)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)八存儲(chǔ)管理模擬題目和答案,實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx

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實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)八 實(shí)驗(yàn)名稱： 存儲(chǔ)管理模擬 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1. 掌握請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的基本原理 2. 實(shí)現(xiàn)一個(gè)模擬的虛擬分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)要求: 編寫一個(gè)程序，模擬一個(gè)虛擬分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)。其中，由系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生進(jìn)程； 進(jìn)程大小、進(jìn)程到達(dá)次序、時(shí)間、進(jìn)程執(zhí)行軌跡（頁(yè)面訪問(wèn)順序）也隨機(jī)生成，但進(jìn)程之間必須有并發(fā)存在，進(jìn)程執(zhí)行時(shí)間需有限，進(jìn)程調(diào)度采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法（以頁(yè)面模擬）；rss駐留集大小物理塊分配策略采取固定分配局部置換；分配算法采用按比例分配算法；調(diào)頁(yè)采用請(qǐng)求調(diào)頁(yè)方式；置換分別采用FIFO、LRU(一直沒用) 訪問(wèn)次數(shù) 和簡(jiǎn)單CLOCK算法（循環(huán)鏈表）標(biāo)志 有沒有被訪問(wèn)； 駐留集大小可調(diào)，觀察駐留集大小對(duì)缺頁(yè)率的影響。 算法思想: FIFO 先進(jìn)先出法 LRU 最久未使用算法 CLOCK 簡(jiǎn)單時(shí)鐘算法 命中率＝１－頁(yè)面失效次數(shù)／頁(yè)地址流(序列)長(zhǎng)度 駐留集大小可調(diào)，觀察駐留集大小對(duì)缺頁(yè)率的影響。 結(jié)構(gòu)體定義 頁(yè)面控制表 表結(jié)構(gòu) 頁(yè)面號(hào) 指針 頁(yè)面控制結(jié)構(gòu) 單位時(shí)間訪問(wèn)次數(shù) 頁(yè)框號(hào) 上次訪問(wèn)時(shí)間 頁(yè)面序號(hào) 頁(yè)面 頁(yè)框號(hào) 包含鏈表：空閑頁(yè)面表 忙頁(yè)面表 包含數(shù)組：進(jìn)程數(shù)組 頁(yè)面號(hào)數(shù)組 開始 流程圖： 引用塊編號(hào)大于物理塊？ 分配物理塊 為其分配頁(yè)號(hào) 隨機(jī)得到進(jìn)程指令序列 否 頁(yè)號(hào)在物理塊內(nèi)？ 是 是 是否完成？ 選擇FIFO LRU CLOCK 置換算法置換 是 結(jié)束  實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析： 觀察數(shù)據(jù)可看出：橫向：三種替換算法的命中率由高到底排列應(yīng)該是LRU>CLOCK>FIFO。 縱向：進(jìn)程的駐留級(jí)越大，其缺頁(yè)率就越低。 實(shí)驗(yàn)體會(huì)： 1. 內(nèi)存中進(jìn)程的多少會(huì)影響駐留集大小和缺頁(yè)中斷率。 如果內(nèi)存中進(jìn)程太多，將導(dǎo)致每個(gè)進(jìn)程的駐留集太小，發(fā)生缺頁(yè)中斷的概率很大。相應(yīng)地，系統(tǒng)發(fā)生抖動(dòng)的可能性就會(huì)很大。 如果在內(nèi)存中保持太少的活動(dòng)進(jìn)程，那么所有活動(dòng)進(jìn)程同時(shí)處于阻塞狀態(tài)的可能性就會(huì)很大，從而降低處理機(jī)的利用率。 2. 置換算法的好壞將直接影響系統(tǒng)的性能，不適當(dāng)?shù)闹脫Q算法可能導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)“抖動(dòng)”現(xiàn)象。常用的頁(yè)面置換算法：最佳置換算法、最近最少使用算法、先進(jìn)先出算法和時(shí)鐘算法等。最佳置換算法難以實(shí)現(xiàn)但可以成為核對(duì)其他算法的標(biāo)準(zhǔn)。 3. 也應(yīng)注意負(fù)載問(wèn)題，解決系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保持多少個(gè)活動(dòng)進(jìn)程駐留在內(nèi)存的問(wèn)題，即控制多道程序系統(tǒng)的度。當(dāng)內(nèi)存中的活動(dòng)進(jìn)程數(shù)太少時(shí)，負(fù)載控制將增加新進(jìn)程或激活一些掛起進(jìn)程進(jìn)入內(nèi)存；反之，當(dāng)內(nèi)存中的進(jìn)程數(shù)太多時(shí)，負(fù)載控制將暫時(shí)掛起一些進(jìn)程，減少內(nèi)存中的活動(dòng)進(jìn)程數(shù)。 實(shí)驗(yàn)代碼： #include #include #include #include #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define INVALID -1 #define total_instruction 320 //指令流長(zhǎng) #define total_vp 32 //頁(yè)長(zhǎng) #define clear_period 50 typedef struct //頁(yè)面結(jié)構(gòu) { int pn, //頁(yè)面序號(hào) pfn, //頁(yè)面所在內(nèi)存區(qū)的頁(yè)框號(hào) counter, //單位時(shí)間內(nèi)訪問(wèn)次數(shù) time; //上次訪問(wèn)的時(shí)間 }pl_type; pl_type pl[total_vp]; //頁(yè)面結(jié)構(gòu)數(shù)組 struct pfc_struct{ //頁(yè)面控制結(jié)構(gòu) int pn, //頁(yè)面號(hào) pfn; //內(nèi)存區(qū)頁(yè)面的頁(yè)框號(hào) struct pfc_struct *next; //頁(yè)面指針，用于維護(hù)內(nèi)存緩沖區(qū)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) }; typedef struct pfc_struct pfc_type; //主存區(qū)頁(yè)面控制結(jié)構(gòu)別名 pfc_type pfc[total_vp], //主存區(qū)頁(yè)面控制結(jié)構(gòu)數(shù)組 *freepf_head, //主存區(qū)頁(yè)面控制結(jié)構(gòu)的空閑頁(yè)面頭指針 *busypf_head, //主存區(qū)頁(yè)面控制結(jié)構(gòu)的忙頁(yè)面頭指針 *busypf_tail; //主存區(qū)頁(yè)面控制結(jié)構(gòu)的忙頁(yè)面尾指針 int diseffect; //頁(yè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，初次把頁(yè)面載入主存時(shí)也當(dāng)做頁(yè)錯(cuò)誤 int a[total_instruction]; //隨即指令流數(shù)組 int page[total_instruction]; //指令對(duì)應(yīng)的頁(yè)面號(hào) int offset[total_instruction]; //指令所在頁(yè)面中的偏移量 int initialize(int); //初始化頁(yè)面結(jié)構(gòu)數(shù)組和頁(yè)面控制結(jié)構(gòu)數(shù)組 int FIFO(int); //先進(jìn)先出算法 int LRU(int); //最近最久未使用算法 int CLOCK(int); //簡(jiǎn)單時(shí)鐘(鐘表)算法 int main( ) { int s; //隨機(jī)數(shù) int i; srand(10*getpid()); /*每次運(yùn)行時(shí)進(jìn)程號(hào)不同，用來(lái)作為初始化隨機(jī)數(shù)隊(duì)列的"種子"*/ s = (int)((float)(total_instruction-1)*(rand()/(RAND_MAX+1.0))); printf("\n--------rand instructions queue--------\n"); for (i=0; ipl[j].time&&pl[j].pfn!=INVALID) { MinT=pl[j].time; MinPn=j; } } freepf_head=&pfc[pl[MinPn].pfn]; //最久沒被訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)被釋放 pl[MinPn].pfn=INVALID; //最久沒被訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)被換出主存 pl[MinPn].time=-1; //最久沒被訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)的訪問(wèn)時(shí)間置為無(wú)效 freepf_head->next=NULL; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; //有空閑頁(yè)面,把相應(yīng)的頁(yè)面換入主存，并把pfn改為相應(yīng)的頁(yè)框號(hào) pl[page[i]].time=CurrentTime; //令訪問(wèn)時(shí)間為當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間 freepf_head=freepf_head->next; //減少一個(gè)空閑頁(yè)面 } else pl[page[i]].time=CurrentTime; //命中則刷新該單元的訪問(wèn)時(shí)間 CurrentTime++; //系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間加 } printf("%6.3f\t",1-(float)diseffect/320); return 0; } //簡(jiǎn)單時(shí)鐘算法 //int total_pf; 用戶進(jìn)程的內(nèi)存頁(yè)面數(shù) int CLOCK(int total_pf) { int i; int use[total_vp]; //使用位 int swap; swap=0; //發(fā)生替換 initialize(total_pf); pfc_type *pnext; //時(shí)鐘指針 pfc_type *head; //隊(duì)列頭指針 pnext=freepf_head; head=freepf_head; for(i=0;ipfn]==1) //若時(shí)鐘指針指向的頁(yè)的使用位為，則改為并跳過(guò) { use[pnext->pfn]=0; pnext=pnext->next; if(pnext==NULL) pnext=head; //如果時(shí)鐘指針到達(dá)隊(duì)列尾部，重新返回頭部 } //換出被替換的頁(yè) pl[pnext->pn].pfn=INVALID; swap=1; } if(use[pnext->pfn]==0){ //如果使用位為，則換入相應(yīng)的頁(yè) pl[page[i]].pfn=pnext->pfn; //頁(yè)面結(jié)構(gòu)中要標(biāo)記頁(yè)框號(hào) pnext->pn=page[i]; //頁(yè)面控制結(jié)構(gòu)中要標(biāo)記頁(yè)號(hào) use[pnext->pfn]=1; //重置使用位為 pnext=pnext->next; //時(shí)鐘指針下移 if(pnext==NULL) pnext=head; //如果時(shí)鐘指針到達(dá)隊(duì)列尾部，重新返回頭部 if(swap==0){ freepf_head=freepf_head->next; } } }else{//頁(yè)面在主存中 use[pl[page[i]].pfn]=1; //刷新使用位為 } } printf("%6.3f\t",1-(float)diseffect/320); return 0; } //先進(jìn)先出算法版本 //int total_pf; 用戶進(jìn)程的內(nèi)存頁(yè)面數(shù) //實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)由CLOCK算法退化而來(lái)，與FIFO同效果 int FIFO(int total_pf) { int i; int use[total_vp]; int swap=0; initialize(total_pf); pfc_type *pnext,*head; pnext=freepf_head; head=freepf_head; for(i=0;ipfn]==1) { use[pnext->pfn]=0; pnext=pnext->next; if(pnext==NULL) pnext=head; } //換出被替換的頁(yè) pl[pnext->pn].pfn=INVALID; swap=1; } if(use[pnext->pfn]==0){ //如果使用位為，則換入相應(yīng)的頁(yè) pl[page[i]].pfn=pnext->pfn; //頁(yè)面結(jié)構(gòu)中要標(biāo)記頁(yè)框號(hào) pnext->pn=page[i]; //頁(yè)面控制結(jié)構(gòu)中要標(biāo)記頁(yè)號(hào) use[pnext->pfn]=1; //重置使用位為 pnext=pnext->next; if(pnext==NULL) pnext=head; if(swap==0){ freepf_head=freepf_head->next; } } } } printf("%6.3f\t",1-(float)diseffect/320); return 0; }