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  • 2021-07-22 02:33:33

    ref:

    http://www.cnblogs.com/freeyiyi1993/archive/2013/05/18/3084956.html

    http://yinzhezq.blog.163.com/blog/static/1648628902010112961039187/

    1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5

    分配给该作业的页数为3

    FIFO 先进入内存的页面先被换出

    1,2,3分别进入内存,123(3次缺页)

    4进1出,234(4次缺页)

    1进2出,341(5次)

    2进3出,412(6次)

    5进4出,125(7次)

    内存有1

    内存有2

    3进1出,253(8次)

    4进2出,534(9次)

    内存有5

    共9次

    --------------------------------------------------

    LRU 最近最少使用的页面被先换出

    1,2,3分别进入 123 (3次)

    4进,最近最少次数的1出,234(4次)

    1进,最近最少次数的2出,341(5次)

    2进,最近最少次数的3出,412(6)

    5进,最近最少次数的4出,125(7)

    内存有1,1被使用了两次

    内存有2,2被使用了两次

    3进,最近最少次数的5出,123(8次)

    4进,最近最少次数的1出,234(9次)

    5进,最近最少次数的1出,345(10次)

    共10次

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    页式存储的基本原理

          将程序的逻辑地址空间划分为固定大小的页(page),而物理内存划分为同样大小的页框(pageframe)。程序加载时,可将任意一页放人内存中任意一个页框,这些页框不必连续,从而实现了离散分配。也就是把内存等分成N份,存放运行的程序时,按分成的快放置即可。但放置时要考虑主存里哪些块已经被占用,这个用主存分配表(位示图)来表示。

    页表

          分页式存储器的逻辑地址由两部分组成:页号和业内地址页表和地址转换

          系统为每个程序都建立一张页表,用于记录程序的逻辑页面与内存物理页面之间的对应关系。


    多级页表

          二级页表如下图所示,一级页表指出二级页表的存放地址,二级页表指出页的存放地址。

     

    地址映射

     

          绝对地址=块号*块长 + 业内地址

     

    虚拟存储器

          根据程序执行的互斥性和局部性两个特点,我们允许作业装入的时候只装入一部分,另一部分放在磁盘上,当需要的时候再装入到主存,这样以来,在一个小的主存空间就可以运行一个比它大的作业。同时,用户编程的时候也摆脱了一定要编写小于主存容量的作业的限制。也就是说,用户的逻辑地址空间可以比主存的绝对地址空间要大。对用户来说,好象计算机系统具有一个容量很大的主存储器,称为“虚拟存储器”。

    页式虚拟存储器的实现

          把未执行的程序放在辅助存储器中。

     

    调度算法

    <1> 先进先出调度算法

          先进先出调度算法根据页面进入内存的时间先后选择淘汰页面,先进入内存的页面先淘汰,后进入内存的后淘汰。本算法实现时需要将页面按进入内存的时间先后组成一个队列,每次调度队首页面予以淘汰。

     

    <2>最近最少调度算法

          先进先出调度算法没有考虑页面的使用情况,大多数情况下性能不佳。根据程序执行的局部性特点,程序一旦访问了某些代码和数据,则在一段时间内会经常访问他们,因此最近最少用调度在选择淘汰页面时会考虑页面最近的使用,总是选择在最近一段时间以来最少使用的页面予以淘汰。算法实现时需要为每个页面设置数据结构记录页面自上次访问以来所经历的时间。

     

    <3>最近最不常用调度算法

          由于程序设计中经常使用循环结构,根据程序执行的局部性特点,可以设想在一段时间内经常被访问的代码和数据在将来也会经常被访问,显然这样的页面不应该被淘汰。最近最不常用调度算法总是根据一段时间内页面的访问次数来选择淘汰页面,每次淘汰访问次数最少的页面。算法实现时需要为每个页面设置计数器,记录访问次数。计数器由硬件或操作系统自动定时清零。

    展开全文
  • 页式虚拟存储管理FIFO、LRU和OPT页面置换算法.doc
  • 进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断以及页面置换算法。 二、实验内容 设计一个请求式存储管理方案。并编写模拟程序实现之。产生一个需要访问的指令地址流。它是一系列需要访问的指令的地址。...

    一、实验目的

    通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解。熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法。通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。深入了解页式存储管理如何实现地址转换;进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断以及页面置换算法。

    二、实验内容

    设计一个请求页式存储管理方案。并编写模拟程序实现之。产生一个需要访问的指令地址流。它是一系列需要访问的指令的地址。为不失一般性,你可以适当地(用人工指定地方法或用随机数产生器)生成这个序列, 为简单起见。页面淘汰算法采用 FIFO页面淘汰或LRU算法,并且在淘汰一页时,只将该页在页表中标志位进行修改。而不再判断它是否被改写过,也不将它写回到辅存。
    具体的做法可以是:
    (1)产生一个需要访问的指令地址流或按下表2中的指令地址流。
    (2)指定合适的页面尺寸(例如以 1K为1页);
    (3)指定内存页表的最大长度,并对页表进行初始化; 下表1
    每访问一个地址时,首先要计算该地址所在的页的页号,然后查页表,判断该页是否在主存——如果该页已在主存,则打印页表情况;同时输出绝对地址。如果该页不在主存且页表已满,则按 FIFO页面淘汰算法淘汰一页后调入所需的页(只将该页在页表中标志位进行修改),打印页表情况;逐个地址访问,直到所有地址访问完毕。
    存储管理算法的流程图如下:

    在这里插入图片描述

    假定主存的每个主存块1024字节,系统中每个作业分得主存块4块。
    页表如下:
    页号 标志 主存块号 修改标志 磁盘位置
    0 1 5 0 011
    1 1 8 0 012
    2 1 9 0 013
    3 1 1 0 021
    4 0 0 022
    5 0 0 023
    6 0 0 121
    指令流如下:
    操作 页号 页内地址 操作 页号 页内地址

    • 0 070 移位 4 053
    • 1 050 + 5 023
    • 2 015 存 1 037
      存 3 021 取 2 078
      取 0 056 + 4 001
    • 6 040 存 6 084

    依次执行上述指令序列来调试你的程序。仅模拟指令的执行,不考虑指令序列中具体操作的执行。

    三、实验环境

    软件:eclipse
    win10

    四、实验步骤

    import java.util.Scanner;
    
    class Yetable{
    	public int yeno;
    	public int logo;
    	public int kuaino;
    	public int xiugai;
    	public String home;
    	public Yetable(int yeno, int logo, int kuaino, int xiugai,
    			String home) {
    		super();
    		this.yeno = yeno;
    		this.logo = logo;
    		this.kuaino = kuaino;
    		this.xiugai = xiugai;
    		this.home = home;
    	}
    	public Yetable(int yeno, int logo,  int xiugai,
    			String home) {
    		super();
    		this.yeno = yeno;
    		this.logo = logo;
    		this.xiugai = xiugai;
    		this.home = home;
    	}
    }
    
    public class Mainclass {
    	public static void main(String[] args) {
    		Yetable[] table = new Yetable[7];
    		table[0]=new Yetable(0,1,5,0,"011");
    		table[1]=new Yetable(1,1,8,0,"012");
    		table[2]=new Yetable(2,1,9,0,"013");
    		table[3]=new Yetable(3,1,1,0,"021");
    		table[4]=new Yetable(4,0,0,"022");
    		table[5]=new Yetable(5,0,0,"023");
    		table[6]=new Yetable(6,0,0,"121");
    		int[] tihuan = new int[]{0,1,2,3};
    		int yeno;
    		Scanner scan = new Scanner(System.in);
    		int dizhi;
    		int jueduidizhi;
    		int flag=0;
    		int a=0;
    		System.out.println("页号  "+"标志  "+"主存块号"+"修改标志"+"磁盘位置");
    		for(int j=0;j<table.length;j++){
    			System.out.println(table[j].yeno+"    "+table[j].logo+"    "+table[j].kuaino+"      "+table[j].xiugai+"      "+table[j].home);
    		}
    		while(true){
    			System.out.println("请输入要访问的页号:");
    			yeno = scan.nextInt();
    			System.out.println("请输入页号的页内地址:");
    			dizhi =scan.nextInt();
    			for(int i=0;i<table.length;i++){
    				if(yeno==table[i].yeno){
    					a++;
    					if(table[i].logo==1){
    						System.out.println("页号  "+"标志  "+"主存块号"+"修改标志"+"磁盘位置");
    						for(int j=0;j<table.length;j++){
    							System.out.println(table[j].yeno+"    "+table[j].logo+"    "+table[j].kuaino+"      "+table[j].xiugai+"      "+table[j].home);
    						}
    						jueduidizhi=table[i].kuaino*1024+dizhi;
    						System.out.println("绝对地址:"+jueduidizhi);
    						break;
    					}else{
    						if(flag==4){
    							flag=1;
    						}
    						table[i].logo=1;
    						int m=tihuan[flag];
    						table[m].logo=0;
    						table[i].kuaino=table[m].kuaino;
    						table[m].kuaino=0;
    						tihuan[flag]=table[i].yeno;
    						flag++;
    						System.out.println("页号  "+"标志  "+"主存块号"+"修改标志"+"磁盘位置");
    						for(int j=0;j<table.length;j++){
    							System.out.println(table[j].yeno+"    "+table[j].logo+"    "+table[j].kuaino+"      "+table[j].xiugai+"      "+table[j].home);
    						}
    						break;
    					}
    				}
    				
    			}
    			if(a==0){
    				System.out.println("无此页号!");
    				continue;
    			}
    			
    		}
    		
    		
    	}
    
    }
    

    五、实验结果与讨论

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    下面结果略

    展开全文
  • 实验四页式虚拟存储管理中地址转换和式中断FIFOLRUOPTC++版本.doc
  • 本次课程设计采用一些常用的存储器分配算法,设计一个请求页式存储管理模拟系统并调试运行。通过随机数产生一个指令序列,将指令序列变成为地址流,计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。
  • 操作系统实验四 页式虚拟存储管理页面置换算法

    万次阅读 多人点赞 2019-06-05 11:38:39
    设计目的 通过请求式存储管理中页面置换...模拟实现页式虚拟存储管理的三种页面置换算法(OPT、FIFO和LRU),并通过比较性能得出结论。 前提: (1)页面分配采用固定分配局部置换。 (2)作业的页面走向...
    • 设计目的

     

    通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟程序,了解虚拟存储技术的特点,掌握请求页式存储管理的页面置换算法。

     

    • 设计内容

     

    阅读教材《计算机操作系统》第四章,掌握存储器管理相关概念和原理。

    模拟实现页式虚拟存储管理的三种页面置换算法(OPT、FIFO和LRU),并通过比较性能得出结论。

    前提:

    (1)页面分配采用固定分配局部置换。

    (2)作业的页面走向和分得的物理块数预先指定。可以从键盘输入也可以从文件读入。

    (3)置换算法的置换过程输出可以在显示器上也可以存放在文件中,但必须清晰可读,便于检验。

     

    • 基本原理和解决方案

     

    存储管理是操作系统进行资源管理的一个重要功能。现代操作系统广泛采用虚拟存储的技术对内存进行扩充。实现虚拟存储的一个主要技术手段就是将辅存和主存统一管理,在二者之间进行对换,从而形成物理上两级而逻辑上一级的存储管理系统。一个置换算法的好坏对这个逻辑上的单级虚存的性能起着极其重要的作用,而且会影响处理机的调度性能。

    对于本任务规定的前提:页面分配采用固定分配局部置换,则置换发生的时机是作业已经将操作系统分配的固定数目的物理块全部用完且发生缺页的时候。此时必须要将已经装入内存的部分逻辑页面换出以便将所缺的页面调入内存。置换算法就是一个决定将内存中“哪一个”页面换出的算法。

     

     

    • 实验内容

     

    1.通过随机数产生一个指令序列,共320条指令,指令的地址按下述原则生产:

     50%的指令是顺序执行的;

    25%的指令是均匀分布在前地址部分;

    25%的指令是均匀分布在后地址部分。

    2.将指令序列变换成为页地址流

           设页面大小为1K;用户内存容量为4页到32页;用户虚存容量为32K。

     在用户虚存中,按每K存放10条指令排列虚存地址,即320条指令在虚存中的存放方式为:第0条至第9条指令为第0页;第10条至19条指令为第1页;…第310条至319条指令为第31页。

    3.计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。

         (1) 先进先出算法(FIFO)

         (2) 最近最少使用算法(LRU)

         (3) 最佳使用算(OPT)

           命中率=1-页面失效次数/页地址流长度

    本实验中,页地址流长度为320,页面失效次数为每次访问相应指令时,该指令所对应的页不在内存的次数。

    代码:

    #include<conio.h> 
    #include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<string.h>
    #define Myprintf printf("|---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---|\n") /*表格控制*/ 
    #define bsize 4     //物理块大小
    #define psize 16     //进程大小
    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 b[bsize];            /*内存单元数*/ 
    int c[bsize][psize];   /*暂保存内存当前的状态:缓冲区*/ 
    int queue[100];      /*记录调入队列*/ 
    int K;             /*调入队列计数变量*/ 
    int phb[bsize]={0};   //物理块标号
    int pro[psize]={0};   //进程序列号
    int flag[bsize] = {0};  //进程等待次数(存放最久未被使用的进程标志)
    int i = 0, j = 0,k = 0;   //i表示进程序列号,j表示物理块号
    int m = -1, n = -1;       //物理块空闲和进程是否相同判断标志
    int max = -1,maxflag = 0; //标记替换物理块进程下标
    int count = 0;            //统计页面缺页次数
    
    
    //随机产生序列号函数
    
    int* build()
    {
    	printf("随机产生一个进程序列号为:\n");
    	int i = 0;
        for(i=0; i<psize; i++)
        {
    		pro[i] = 10*rand()/(RAND_MAX+1)+1;
            printf("%d  ",pro[i]);
         }
         printf("\n");
    	 return(pro);
    }
    
    //查找空闲物理块
    
    int searchpb()
    {
    	for(j=0; j<bsize; j++)
        {
    		if(phb[j] == 0)
            {
               m = j; 
    		   return m;     
               break;
            }	
    	}
    	return -1;
    }
    
    //查找相同进程
    
    int searchpro()
    {
    	for(j = 0; j < bsize; j++)
        {
           if(phb[j] == pro[i])
           {
              n = j;
    		  return j;
           }
        }
    	return -1;
    }
    
    //初始化内存
    
    void empty()
    {
    	for(i=0;i<bsize;i++)
    		phb[i]=0;
        count=0;                //计数器置零
    }
    
    //先进先出页面置换算法
    
    void FIFO()
    {   
        for(i = 0; i<psize; i++)
        {       
    	   m=searchpb();
    	   n=searchpro();
    		//找flag值最大的
            for(j = 0; j < bsize;j++)
            {
               if(flag[j]>maxflag)
                 {
                     maxflag = flag[j];
                     max = j;
                 }
            }   
            if(n == -1)               //不存在相同进程
    		{
               if(m != -1)            //存在空闲物理块
               {
    			   phb[m] = pro[i];   //进程号填入该空闲物理块
    			   count++;
                   flag[m] = 0;
                   for(j = 0;j <= m; j++)
                   {
                      flag[j]++;
                   }
                   m = -1;
               }
               else                //不存在空闲物理块
               {
                  phb[max] = pro[i];
                  flag[max] = 0;
                  for(j = 0;j < bsize; j++)
                  {
                     flag[j]++;
                  }
                  max = -1;
                  maxflag = 0;
                  count++;
               }
           }
           else                    //存在相同的进程
           {
    		   phb[n] = pro[i];
               for(j = 0;j < bsize; j++)
               {
    			   flag[j]++;
               }
               n = -1;
           }
           for(j = 0 ;j < bsize; j++)
           {
    		   printf("%d  ",phb[j]);
           }
           printf("\n");
        }
        printf("缺页次数为:%d\n",count);
    	printf("\n");
    
    }
    
    /*初始化内存单元、缓冲区*/ 
    
    void Init(Page *b,int c[bsize][psize]) 
    { 
           int i,j; 
           for(i=0;i<psize;i++) 
           { 
                  b[i].num=-1; 
                  b[i].time=psize-i-1; 
           } 
           for(i=0;i<bsize;i++) 
                  for(j=0;j<psize;j++) 
                         c[i][j]=-1; 
    } 
    
    /*取得在内存中停留最久的页面,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;i<bsize;i++) 
           { 
                  if(b[i].time>max) 
                  { 
                         max=b[i].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;i<bsize;i++) 
           { 
                  if (fold==b[i].num) 
                         return i; 
           } 
           return -1; 
    } 
    
    /*LRU核心部分*/ 
    
    void Lruu(int fold,Page *b) 
    { 
           int i; 
           int val; 
           val=Equation(fold,b); 
           if (val>=0) 
           { 
                  b[val].time=0; 
                  for(i=0;i<bsize;i++) 
                         if (i!=val) 
                                b[i].time++; 
           } 
           else 
           { 
                  queue[++K]=fold;/*记录调入页面*/ 
                  val=GetMax(b); 
                  b[val].num=fold; 
                  b[val].time=0; 
                  for(i=0;i<bsize;i++) 
                         if (i!=val) 
                                b[i].time++; 
           } 
    }
    
    void LRU()
    { 
           int i,j; 
           K=-1; 
           Init(b, c); 
           for(i=0;i<psize;i++) 
           { 
                  Lruu(pro[i],b); 
                  c[0][i]=pro[i]; 
    
                  /*记录当前的内存单元中的页面*/ 
    
                  for(j=0;j<bsize;j++) 
                         c[j][i]=b[j].num; 
           } 
    
           /*结果输出*/ 
    
           printf("内存状态为:\n"); 
           Myprintf; 
           for(j=0;j<psize;j++) 
                  printf("|%2d ",pro[j]); 
           printf("|\n"); 
           Myprintf; 
           for(i=0;i<bsize;i++) 
           {     for(j=0;j<psize;j++) 
                  { 
                  if(c[i][j]==-1) 
                        printf("|%2c ",32); 
                  else 
                         printf("|%2d ",c[i][j]); 
                  } 
                  printf("|\n"); 
           } 
           Myprintf; 
           printf("\n调入队列为:"); 
           for(i=0;i<K+1;i++) 
    		   printf("%3d",queue[i]); 
           printf("\n缺页次数为:%6d\n缺页率:%16.6f",K+1,(float)(K+1)/psize); 
    
    }
    
    
    void main()
    {
    	int sel ;	
        	do{	
    	    printf("\t\t\t--------------------------------------\t\t\t");
    		printf("\t\t\t         欢迎进入操作系统界面   \t\t\t");
    		printf("\t\t\t--------------------------------------\t\t\t\n");
        	printf("\t\t\t             虚拟内存                 \t\t\t");
    		printf("\t\t\t --------------------------------    \t\t\t");
        	printf("\t\t\t        1、产生随机序列            \t\t\t");
    		printf("\t\t\t --------------------------------\t\t\t");
        	printf("\t\t\t        2、最久未使用(LRU)         \t\t\t");
    		printf("\t\t\t --------------------------------\t\t\t");
        	printf("\t\t\t        3、先进先出(FIFO)          \t\t\t");
    		printf("\t\t\t--------------------------------\t\t\t");
    		printf("\t\t\t        4、两种算法的比较()        \t\t\t");
    		printf("\t\t\t--------------------------------\t\t\t");
    		printf("\t\t\t        0、退出(Exit)              \t\t\t");
        	
        	printf("<请选择所要执行的操作:(0)(1)(2)(3)(4)(5)>");
        	scanf("%d",&sel);
        	switch(sel)
    		{
        	  case0:printf("\t\t\t再见 \t\t\t\n");system("pause");break;
    		  case 1:build();break;
              case 2:printf("最久未使用算法\n");LRU();empty();printf("\n");break;
    		  case 3:printf("先进先出算\n");FIFO();empty();printf("\n");break;
    	      case 4:printf("先进先出算法\n");FIFO();empty();
    					printf("最久未使用算法\n");LRU();empty();break;
              default: printf("请输入正确的选项号");printf("\n\n");break;
    		}
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    }
    

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页式虚拟存储管理