虛擬內(nèi)存頁(yè)面置換算法實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.軟 件 學(xué) 院上 機(jī) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱： 操作系統(tǒng)原理 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 虛擬內(nèi)存頁(yè)面置換算法 實(shí) 驗(yàn) 室： 地獄018 姓 名： 死神 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2015/12/13 實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)閱教師一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙笸ㄟ^這次實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)虛擬內(nèi)存頁(yè)面置換概念的理解，進(jìn)一步掌握先進(jìn)先出FIFO、最佳置換OPI和最近最久未使用LRU頁(yè)面置換算法的實(shí)現(xiàn)方法。結(jié)合Linux的內(nèi)層的分析方法查看內(nèi)存的分配過程及l(fā)inux kernel的內(nèi)存管理機(jī)制二、 實(shí)驗(yàn)性質(zhì)設(shè)計(jì)性三、 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí) 4學(xué)時(shí)四、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境實(shí)驗(yàn)環(huán)境1.實(shí)驗(yàn)環(huán)境： C與C+程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2.知識(shí)準(zhǔn)備：（1）使用Linux

2、的基本命令；（2）了解Linux vmstat、free、top等命令查看linux系統(tǒng)的內(nèi)存分配情況；（3） 掌握虛擬內(nèi)存頁(yè)面置換算法FIFO等基本算法理論。五、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟假設(shè)有n個(gè)進(jìn)程分別在T1, ,Tn時(shí)刻到達(dá)系統(tǒng)，它們需要的服務(wù)時(shí)間分別為S1, ,Sn。分別采用先來先服務(wù)FCFS和短作業(yè)優(yōu)先SJF進(jìn)程調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度，計(jì)算每個(gè)進(jìn)程的完成時(shí)間、周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間，并且統(tǒng)計(jì)n個(gè)進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。步驟通過已知最小物理塊數(shù)、頁(yè)面?zhèn)€數(shù)、頁(yè)面訪問序列、及采用置換方式可以得出頁(yè)面置換的缺頁(yè)次數(shù)和缺頁(yè)率，及每次缺頁(yè)時(shí)物理塊中存儲(chǔ)。1輸入的形式 int PageOrderM

3、axNumber;/頁(yè)面序列int PageNum,LackNum=0,BlockNum;/頁(yè)面?zhèn)€數(shù)，缺頁(yè)次數(shù)，最小物理塊數(shù)2. 輸出的形式double LackPageRate/缺頁(yè)率缺頁(yè)個(gè)數(shù)每次缺頁(yè)時(shí)物理塊中存儲(chǔ) 程序所能達(dá)到的功能模擬先進(jìn)先出FIFO、最佳置換OPI和最近最久未使用LRU頁(yè)面置換算法的工作過程。假設(shè)內(nèi)存中分配給每個(gè)進(jìn)程的最小物理塊數(shù)為m，在進(jìn)程運(yùn)行過程中要訪問的頁(yè)面?zhèn)€數(shù)為n，頁(yè)面訪問序列為P1, ,Pn，分別利用不同的頁(yè)面置換算法調(diào)度進(jìn)程的頁(yè)面訪問序列，給出頁(yè)面訪問序列的置換過程，計(jì)算每種算法缺頁(yè)次數(shù)和缺頁(yè)率。測(cè)試數(shù)據(jù)，包括正確的輸入及其輸出結(jié)果和含有錯(cuò)誤的輸入及其輸出結(jié)

4、果。程序中用到的所有抽象數(shù)據(jù)類型的定義、主程序的流程以及各程序模塊之間的層次(調(diào)用)關(guān)系。int PageOrderMaxNumber;/頁(yè)面序列int PageCountMaxNumber=0;/計(jì)算內(nèi)存內(nèi)數(shù)據(jù)離下一次出現(xiàn)的距離int PageNum,LackNum=0,BlockNum;/頁(yè)面?zhèn)€數(shù)，缺頁(yè)次數(shù)，最小物理塊數(shù)double LackPageRate=0;bool found=false;六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析運(yùn)行截圖： 圖6.1圖6.2圖6.3七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次試驗(yàn)，讓我加深了對(duì)虛擬內(nèi)存頁(yè)面置換算法的理解，進(jìn)一步掌握先進(jìn)先出FIFO、最佳置換OPI和最近最久未使用LRU頁(yè)面置換算法

5、的實(shí)現(xiàn)方法。熟悉Linux需要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)與思考，在編寫代碼的過程中遇到了一些問題要積極面對(duì)并通過討論上網(wǎng)或者問老師解決。通過這次試驗(yàn)我了解了虛擬內(nèi)存置換算法的一些知識(shí)，是我對(duì)于所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)得到了更好的鞏固和提升。附錄 源程序清單#include using namespace std;#define MaxNumber 100void OPI(int PageOrderMaxNumber,int PageCountMaxNumber, int PageNum,int LackNum,int BlockNum, double LackPageRate,bool found) int

6、 moduleMaxNumber; int sum=0; int i,j,k,m; for(i=0;iBlockNum;i+)/將內(nèi)存填滿 modulei=PageOrderi; sum+; for(j=0;j=i;j+) coutmodulej ; coutendl; LackNum=BlockNum; for(i=BlockNum;iPageNum;i+) found=false; for(j=0;jBlockNum;j+ )/遍歷已存儲(chǔ)，判斷是否缺頁(yè) if(modulej=PageOrderi) found=true; break; if(found=false)/缺頁(yè)，選擇替換 for

7、(j=0;jBlockNum;j+) /計(jì)算內(nèi)存內(nèi)數(shù)據(jù)離下一次出現(xiàn)的距離 PageCountj=0; for(k=i+1;kPageNum;k+) if(modulej!=PageOrderk) PageCountj+; else break; int max=PageCount0; int kind=0; for(j=0;jmax) max=PageCountj; kind=j; modulekind=PageOrderi; LackNum+; for(m=0; m3;m+) coutmodulem ; coutendl; LackPageRate=(LackNum*1.0)/PageNum

8、; cout該算法缺頁(yè)次數(shù)為:LackNumendl; cout該算法缺頁(yè)率為:LackPageRate*100%endl;/*先進(jìn)先出置換算法*/void FIFO(int PageOrderMaxNumber,int PageCountMaxNumber, int PageNum,int LackNum,int BlockNum, double LackPageRate,bool found) int moduleMaxNumber; int sum=0; int i,j,m; for(i=0;iBlockNum;i+)/將內(nèi)存填滿 modulei=PageOrderi; sum+; Pa

9、geCounti=3-i; for(j=0;j=i;j+) coutmodulej ; coutendl; LackNum=BlockNum; for(i=BlockNum;iPageNum;i+) found=false; for(j=0;jBlockNum;j+ )/遍歷已存儲(chǔ)，判斷是否缺頁(yè) if(modulej=PageOrderi) found=true; break; if(found=false)/缺頁(yè)，選擇替換 int max=PageCount0; int kind=0; for(j=0;jmax) max=PageCountj; kind=j; for(int k=0;kBl

10、ockNum;k+)/不是最大值，則要+1 if(k!=kind) PageCountk+; modulekind=PageOrderi; PageCountkind=0;/ 替換之后已經(jīng)查詢的次數(shù)改為0 LackNum+; for(m=0; m3;m+) coutmodulem ; coutendl; LackPageRate=(LackNum*1.0)/PageNum; cout該算法缺頁(yè)次數(shù)為:LackNumendl; cout該算法缺頁(yè)率為:LackPageRate*100%endl;/*最近最久未使用置換算法*/void LRU(int PageOrderMaxNumber,int

11、PageCountMaxNumber, int PageNum,int LackNum,int BlockNum, double LackPageRate,bool found) int moduleMaxNumber; int sum=0; int i,j,m; for(i=0;iBlockNum;i+)/將內(nèi)存填滿 modulei=PageOrderi; sum+; PageCounti=3-i; for(j=0;j=i;j+) coutmodulej ; coutendl; LackNum=BlockNum; for(i=BlockNum;iPageNum;i+) found=false

12、; for(j=0;jBlockNum;j+)/遍歷已存儲(chǔ)，判斷是否缺頁(yè) if(modulej=PageOrderi) found=true; PageCountj=0;/查詢后，更改次數(shù) for(int k=0;kBlockNum;k+) if(k!=j) PageCountk+; break; if(found=false)/缺頁(yè)，選擇替換 int max=PageCount0; int kind=0; for(j=0;jmax) max=PageCountj; kind=j; for(int k=0;kBlockNum;k+) if(k!=kind) PageCountk+; modul

13、ekind=PageOrderi; PageCountkind=0;/ 替換之后未查詢的次數(shù)改為0 LackNum+; for(m=0; m3;m+) coutmodulem ; coutendl; LackPageRate=(LackNum*1.0)/PageNum; cout該算法缺頁(yè)次數(shù)為:LackNumendl; cout該算法缺頁(yè)率為:LackPageRate*100%endl;int main () int PageOrderMaxNumber;/頁(yè)面序列int PageCountMaxNumber=0;/計(jì)算內(nèi)存內(nèi)數(shù)據(jù)離下一次出現(xiàn)的距離int PageNum,LackNum=0,BlockNum;/頁(yè)面?zhèn)€數(shù)，缺頁(yè)次數(shù)，最小物理塊數(shù)double LackPageRate=0;bool found=false;int chioce1=0,chioce2,chioce3; int i=0;while(chioce1=0)coutchioce2;if(chioce2=1) cout PageNum;coutBlockNum;cout請(qǐng)輸入頁(yè)面序列：endl;for(i=0;iPageOrderi;coutchioce3; if(chioce3=1) FIFO(PageOrder,PageCount,PageNum,LackNum, Bloc