操作系统课程设计--请求页式存储管理

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1、 1 计 算 机 科 学 与 技 术 学 院 课程设计报告 （ 2012 2013 学年度 秋季学期 ） 课程名称 操作系统课程设计 项目名称 姓名 学号 专业 班级 地点 教师 2 设计四： 1.1.设计目的设计目的 请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。 本设计通过请求页式存储管理中页面置 换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式管理的页面置换算法。 2.2.设计内容：设计内容： 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成： 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。 具体的实施

2、方法是： 在 0,319 的指令地址之间随机选取一起点 m； 顺序执行一条指令； 在前地址0,m+1中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为 m； 顺序执行一条指令，其地址为 m+1； 在后地址 m+2,319 中随机选取一条指令并执行 ； 重复上述步骤 ， 直到执行 320 次指令。 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 第 9 条指令为第 0 页 ( 对应虚存地址为 0,9)； 第 10 条 第

3、 19 条指令为第 1 页 ( 对应虚存地址为 10,19 ) ； 第 310 条 第 319 条指令为第 31 页 ( 对应虚存地址为 310,319) 。 按以上方式，用户指令可组成 32 页。 计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。 先进先出的算法 (FIFO)；最近最少使用算法 (LRR)； 3 最少访问页面算法 (LFR)；最近最不经常使用算法 (NUR)。 3 3实验环境实验环境 每个学生一台微机，需要安装 windows98 或 windows2000 操作系统，配备 VC、VB、java 或 C 编程语言，每个学生上机时间不少于 24 个小时。 （1） 、分页请求系统

4、 为了能实现请求调页和置换功能，系统必须提供必要的硬件支持，其中，最重要的 是： （1）请求分页的页表机制。它是在分页的页表机制上增加若干个项而形成的，作为请 求分页的数据结构； （2）缺页中断机构。每当用户程序要访问的页面尚未调入内存时，便产生一缺页中断， 以请求 OS 将所缺的页面调入内存； （3）地址变换机构。它同样是在分页的地址变换机构的基础上发展形成的。 为了实现请求调页还须得到 OS 的支持， 在实现请求调页功能时， 石油 OS 将所需的页从 外存调入内存；在实现置换功能时，也是由 OS 将内存的某些页调至外存。 4 4实验提示实验提示 提示：A.命中率=1-页面失效次数/页地址流

5、长度 B.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。 C.关于随机数产生方法，采用 TC 系统提供函数 RAND()和 RANDOMIZE()来 产生。 5.5.自己对算法的理解自己对算法的理解 FIFO 页面置换算法 原理简述 在分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时， 当然是最先运行的 AP 个页面放 入内存。 这时有需要处理新的页面， 则将原来内存中的 AP 个页面最先进入的调出(是以 称为 FIFO)，然后将新页面放入。 以后如果再有新页面需要调入，则都按的规则进行。 算法特点：所使用的内存页面构成一个队列。 LR

6、U 页面置换算法 原理算述 4 当分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时， 当然是把最先执行的 AP 个页面 放入内存。 当需要调页面进入内存，而当前分配的内存页面全部不空闲时，选择将其中最 长时间没有用到的那个页面调出，以空出内存来放置新调入的页面(称为 LRU)。 算法特点：每个页面都有属性来表示有多长时间未被 CPU 使用的信息。 LFU即最不经常使用页置换算法 原理简述 要求在页置换时置换引用计数最小的页，因为经常使用的页应该有一个 较大的引用次数。但是有些页在开始时使用次数很多，但以后就不再使 用，这类页将会长时间留在内存中，因此可以将引用计数寄存器定时右 移一位，形成指数衰减的平均使用次数。 LRU 算法的硬件支持 把 LRU 算法作为页面置换算法是比较好的，它对于各种类型的程序都能适用，但 实现起来有相当大的难度，因为它要求系统具有较多的支持硬件。所要解决的问题有： 1.一个进程在内存中的各个页面各有多久时间未被进程