操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx

年級(jí)2013專 業(yè)軟件工程班級(jí)組號(hào)實(shí)驗(yàn)室9#205日期2015/6/17實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)三 虛擬內(nèi)存管理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 局部性原理演示（數(shù)組清零）（操作系統(tǒng)觀察級(jí)）2 頁(yè)面置換算法模擬演示（算法仿真實(shí)現(xiàn)級(jí)）3 實(shí)際系統(tǒng)內(nèi)存分配演示（Linux，Windows平臺(tái)）（操作系統(tǒng)觀察級(jí)）小 組 成 員姓名學(xué)號(hào)組內(nèi)分工自我評(píng)分教師評(píng)分實(shí)驗(yàn)認(rèn)真實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)小組成績(jī)?cè)u(píng)定教師簽名： 年 月 日實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)1局部性原理演示（數(shù)組清零）（操作系統(tǒng)觀察級(jí)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)并理解程序的局部性原理實(shí)驗(yàn)要求具體題目局部性原理演示（數(shù)組清零）系統(tǒng)平臺(tái)：Windows XP系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理步驟（算法流程）數(shù)組清零 操作系統(tǒng)支持：Windows、Linux 所屬類別：數(shù)組操作 利用雙重的for循環(huán)將指定的二維數(shù)組變量?jī)?nèi)的所有成員值全部設(shè)置為零，不影響數(shù)組的維定義信息。 語(yǔ)法：無(wú)返回值 數(shù)組清零（數(shù)值數(shù)組變量）源代碼如下：#include #include #include #include #define K 4096using namespace std;int aKK;void line() int i, j; for (i=0; iK; i+) for (j=0; jK; j+) aij=0; return ; void row() int i, j; for (i=0; iK; i+) for (j=0; jK; j+) aji=0; return ; int gettime() SYSTEMTIME t; GetLocalTime(&t); return t.wSecond*1000+t.wMilliseconds;int main(int argc, char *argv) int i; int t1, t2; t1 = gettime(); for (i=0; i10; i+) line(); t2 = gettime(); cout*數(shù)組清零*n; coutn按行清零耗費(fèi)時(shí)間為：t2-t1msendl; coutn-nendl; t1 = gettime(); for(i=0;i10;i+) row(); t2 = gettime(); cout 按列清零耗費(fèi)時(shí)間為：t2-t1msendl; system(PAUSE); return EXIT_SUCCESS;實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果截圖：linux下：#include #include #include #include #include #define K 4096using namespace std;int aKK;void line()int i, j;for (i=0; iK; i+)for (j=0; jK; j+)aij=0;return ;void row()int i, j;for (i=0; iK; i+)for (j=0; jK; j+)aji=0;return ; int gettime()struct timeval tv;struct timezone tz;gettimeofday(&tv,&tz);return tv.tv_sec*1000 + tv.tv_usec/1000;int main(int argc, char *argv)int i;int t1, t2;t1 = gettime(); for (i=0; i10; i+) line(); t2 = gettime();cout*數(shù)組清零*n;coutn按行清零耗費(fèi)時(shí)間為：t2-t1msendl;coutn-nendl;t1 = gettime();for(i=0;i10;i+)row();t2 = gettime();cout 按列清零耗費(fèi)時(shí)間為：t2-t1msendl;return 0;心得體會(huì)通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)Windows內(nèi)存管理機(jī)制了解清楚，有./效的利用C+內(nèi)存函數(shù)管理和使用內(nèi)存。假設(shè)數(shù)據(jù)存在物理內(nèi)存中，系統(tǒng)沒(méi)有RAM頁(yè)面后，會(huì)將這個(gè)頁(yè)面暫時(shí)寫(xiě)進(jìn)虛擬內(nèi)存頁(yè)文件中，這樣來(lái)回的倒騰系統(tǒng)會(huì)很慢；如果那一頁(yè)數(shù)據(jù)已經(jīng)不需要的話，系統(tǒng)可以直接使用。當(dāng)程序需要它那一頁(yè)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)分配另一頁(yè)給它。實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)2頁(yè)面置換算法模擬演示（算法仿真實(shí)現(xiàn)級(jí)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)模擬實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理的幾種基本頁(yè)面置換算法，了解虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)，掌握虛擬存儲(chǔ)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理中幾種基本頁(yè)面置換算法的基本思想和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)要求具體題目頁(yè)面置換算法模擬演示系統(tǒng)平臺(tái)windows操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理步驟（算法流程）設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬存儲(chǔ)區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)，并使用下述算法計(jì)算訪問(wèn)命中率。1、先進(jìn)先出的算法（FIFO）2、最近最久未使用算法（LRU）輸入頁(yè)面訪問(wèn)序列 取訪問(wèn)頁(yè)號(hào)查頁(yè)表是否缺頁(yè) 是 否置缺頁(yè)標(biāo)記flag為“*”按照各自算法淘汰頁(yè)面調(diào)入所訪問(wèn)頁(yè)面1、先進(jìn)先出法（FIFO）入口 查詢指針前進(jìn)一步，指向下一個(gè)頁(yè)面 置頁(yè)面訪問(wèn)時(shí)間+1頁(yè)面訪問(wèn)時(shí)間是否最大 否 是選擇該頁(yè)面淘汰 返回2.最近最久沒(méi)使用（LRU） 進(jìn)入查詢指針前進(jìn)一步，指向下一頁(yè)面?zhèn)€頁(yè)面 先前訪問(wèn)的頁(yè)面的時(shí)間t+；前面已訪問(wèn)過(guò)此頁(yè)面字段t=max?返回選擇該頁(yè)面淘汰 否實(shí)驗(yàn)部分代碼：1、FIFO算法#include stdio.h#define n 20#define m 4void main()int ymn,i,j,q,memm=-1,-1,-1,-1,tablemn;char flag,fn;printf(請(qǐng)輸入頁(yè)面訪問(wèn)序列n);for(i=0;in;i+) scanf(%d,&ymi);printf(n);for(i=0;i0;j-) /淘汰最先調(diào)入的頁(yè)面調(diào)入當(dāng)前訪問(wèn)的 memj=memj-1; mem0=ymi; for(j=0;jm;j+) tableji=memj; fi=flag; printf(輸出結(jié)果為下表（-1代表為空，*代表有缺頁(yè)）：n);for(i=0;in;i+) printf(“%3d”,ymi);printf(“n”);for(i=0;i=n;i+) printf(“%s”, “-”);printf(“n”);for(i=0;im;i+) for(j=0;jn;j+)printf(%3d,tableij);printf(n); for(i=0;in;i+) printf(%3c,fi);printf（”n”）;2、LRU算法#include stdio.h#define n 20#define m 5void main()int ymn,i,j,q,memm=-1,-1,-1,-1,-1,tablemn;char flag,fn;printf(請(qǐng)輸入頁(yè)面訪問(wèn)序列n);for(i=0;in;i+) scanf(%d,&ymi);printf(n);for(i=0;in;i+) /查頁(yè)表，看是否缺頁(yè) q=0; while(ymi!=memq)&(q!=m) q+; if(q=m) flag=*; /缺頁(yè)，則置標(biāo)志flag為* else flag= ; if(q0;j-) memj=memj-1;else for(j=q-1;j0;j-) memj=memj-1;mem0=ymi;for(j=0;jm;j+) tableji=memj;fi=flag; printf(輸出結(jié)果為下表（-1代表為空，*代表有缺頁(yè)）：n);for(i=0;in;i+) printf(“%3d”,ymi);printf(“n”);for(i=0;i=n;i+) printf(“%s”, “-”);printf(“n”);for(i=0;im;i+) for(j=0;jn;j+)printf(%3d,tableij);printf(n); for(i=0;in;i+) printf(%3c,fi);printf(“n”);實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1：2：心得體會(huì)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)， 我明白如果一個(gè)經(jīng)常使用的頁(yè)面被置換出去，很有可能很快又要被調(diào)入內(nèi)存，帶來(lái)不必要的額外開(kāi)銷。頁(yè)面置換算法的優(yōu)劣將會(huì)影響到虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能，進(jìn)而影響到整個(gè)操作系統(tǒng)的性能。實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)3實(shí)際系統(tǒng)內(nèi)存分配演示（Linux，Windows平臺(tái)）（操作系統(tǒng)觀察級(jí)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)并理解實(shí)際系統(tǒng)內(nèi)存分配原理實(shí)驗(yàn)要求具體題目實(shí)際系統(tǒng)內(nèi)存分配演示（Linux，Windows平臺(tái)）（操作系統(tǒng)觀察級(jí)）系統(tǒng)平臺(tái)Windows XP系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理步驟（算法流程）內(nèi)存管理是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以一種優(yōu)化性能的方式，在需要內(nèi)存的不同進(jìn)程之間將有限的內(nèi)存進(jìn)行分配的過(guò)程，執(zhí)行這種任務(wù)的通用技術(shù)叫做虛擬內(nèi)存技術(shù)。模擬操作系統(tǒng)在內(nèi)存的分配以及回收所用內(nèi)存的運(yùn)行過(guò)程，采用首次適應(yīng)法來(lái)進(jìn)行，本程序運(yùn)行實(shí)際上不用輸入測(cè)試數(shù)據(jù)，它能利用隨機(jī)函數(shù)生成測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)于用戶來(lái)講，可以直接觀察運(yùn)行結(jié)果。源代碼如下：#include #include /操作系統(tǒng)首次合并算法內(nèi)存實(shí)現(xiàn) malloc free 函數(shù)int g_MemoryAllocLen = 10;typedef struct double_link struct double_link * front; struct double_link * rear; int size; int state; /內(nèi)存空間狀態(tài) 0空閑 1占用doublelink_ST,*lpdoublelink_ST;/* 函數(shù)名稱：Createdoublelis* 功能描述：創(chuàng)建內(nèi)存節(jié)點(diǎn) * 輸入?yún)?shù)：lpdoublelink_ST head* 輸出參數(shù)： head * 返 回 值：0 */doublelink_ST * Init_doublelinklist(lpdoublelink_ST head) head = (lpdoublelink_ST)malloc(sizeof(doublelink_ST); head-front = NULL; head-rear = NULL; head-size = 1; head-state = 1; return head; /* 函數(shù)名稱：Createdoublelis* 功能描述：創(chuàng)建長(zhǎng)度為g_MemoryAllocLen的內(nèi)存節(jié)點(diǎn)鏈表 * 輸入?yún)?shù)： void* 輸出參數(shù)： 無(wú) * 返 回 值：0 */void Createdoublelist(lpdoublelink_ST head, int space) lpdoublelink_ST p = head; for(int i =0;isize = *(space+i); s-state = 0; s-rear = NULL; s-front = NULL; p-rear = s; s-front = p; p = s; /* 函數(shù)名稱：selfmalloc* 功能描述：分配內(nèi)存節(jié)點(diǎn) * 輸入?yún)?shù)： void* 輸出參數(shù)： 無(wú) * 返 回 值：0 */int self_malloc(lpdoublelink_ST head,int alloc_spacre) int place = 0; lpdoublelink_ST p = head; for(p,place=0;p-sizerear,place+); if(p-size=alloc_spacre) /如果分配的空間相等 p-state = 1; return place; else p-size = p-size - alloc_spacre; lpdoublelink_ST newspace = (lpdoublelink_ST)malloc(sizeof(doublelink_ST); newspace-state = 1; newspace-size = alloc_spacre;newspace-front = p-front; /插入節(jié)點(diǎn) p-front-rear = newspace; newspace-rear = p; p-front = newspace; g_MemoryAllocLen += 1; return place; /* 函數(shù)名稱 self_free* 功能描述：釋放節(jié)點(diǎn) * 輸入?yún)?shù)： void* 輸出參數(shù)： 無(wú) * 返 回 值：0 */void self_free(lpdoublelink_ST head,int place ) lpdoublelink_ST p = head; for(int i=0;irear; if(1 = p-state ) /釋放節(jié)點(diǎn)的左邊為空閑塊 if(0=p-front-state) & (1=p-rear-state) p-front-size += p-size; p-front-rear = p-rear; p-rear-front = p-front; free(p); p = NULL; g_MemoryAllocLen -= 1; return; /釋放節(jié)點(diǎn)的右邊為空閑塊 if(1=p-front-state) & (0=p-rear-state) p-rear-size +=p-size; p-front-rear = p-rear; p-rear-front = p-front; g_MemoryAllocLen -= 1; free(p); p = NULL; return; /釋放節(jié)點(diǎn)的左右兩邊都為空閑塊 if(0=p-rear-state) & (0=p-front-state) p-rear-size += p-front-size + p-size; p-front-front-rear = p-rear; p-rear-front = p-front-front; g_MemoryAllocLen -= 2; free(p-front); p-front = NULL; free(p); p = NULL; return; /釋放節(jié)點(diǎn)的左右兩邊都為占用塊 if(1=p-rear-state)&(1=p-front-state) p-state = 1; return; else printf(沒(méi)有找到該釋放的節(jié)點(diǎn)n); /* 函數(shù)名稱 print_memory* 功能描述：打印內(nèi)存空間情況 * 輸入?yún)?shù)： void* 輸出參數(shù)： 無(wú) * 返 回 值：0 */void print_memory(lpdoublelink_ST p,int size) int i; for (i=0;irear; printf(序列:%3d 分配空間:%3d 是否空閑:%dn,i,p-size,p-state); printf(n);int main(void)