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操作系统课程设计--请求页式存储管理.docx
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操作系统课程设计
请求页式存储管理
操作系统课程设计
设计四:
1.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.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:
① 50% 的指令是顺序执行的;
② 25% 的指令是均匀分布在前地址部分;
③ 25% 的指令是均匀分布在后地址部分。
具体的实施方法是:
①在 [0,319] 的指令地址之间随机选取一起点 m;
②顺序执行一条指令;
③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′;
④顺序执行一条指令,其地址为 m′+1;
⑤在后地址 [m′+2,319] 中随机选取一条指令并执行 ;
⑥重复上述步骤② ~ ⑤ , 直到执行 320 次指令。
将指令序列变换成为页地址流
设:①页面大小为 1K;
②用户内存容量为 4 页到 32 页 ;
③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 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。
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操作系统课程设计
先进先出的算法 (FIFO);最近最少使用算法 (LRR);
最少访问页面算法 (LFR);最近最不经常使用算法 (NUR)。
3.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
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.实验提示
提示:A.命中率=1-页面失效次数/页地址流长度
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.自己对算法的理解
㈠ FIFO 页面置换算法
⑴原理简述
①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。
②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。
③以后如果再有新页面需要调入,则都按⑵的规则进行。
算法特点:所使用的内存页面构成一个队列。
㈡ LRU 页面置换算法
3
操作系统课程设计
⑴原理算述
①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。
②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。
㈢LFU
即最不经常使用页置换算法
⑴ 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访问;
2.如何快速地知道哪一页最近最久未使用的页面。为此,须利用以下两类支持硬件:
(1)寄存器
用于记录某进程在内存中各页的使用情况。
实 页
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R6
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/R
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(2)栈
可利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。每当进程访问某页面
时,便将该页面的页面号从栈中移出,将它压入栈顶。
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