1681035 作業系統實驗4

一、前期準備工作

二、頁面訪問序列隨機生成說明

三、輸入輸出函式

四、頁面置換演算法

五、實驗結果截圖

六、完整源**

為什麼會有頁面置換演算法？

圖5. 虛擬記憶體和物理記憶體以及磁碟的對映關係

由圖5可以看出，虛擬記憶體實際上可以比物理記憶體大。當訪問虛擬記憶體時，會訪問mmu（記憶體管理單元）去匹配對應的實體地址（比如圖5的0，1，2），而如果虛擬記憶體的頁並不存在於物理記憶體中（如圖5的3,4），會產生缺頁中斷，從磁碟中取得缺的頁放入記憶體，如果記憶體已滿，還會根據某種演算法將磁碟中的頁換出。

mmu中儲存頁表，用來匹配虛擬記憶體和物理記憶體。頁表中每個項通常為32位，即4byte,除了儲存虛擬位址和頁框位址之外，還會儲存一些標誌位，比如是否缺頁，是否修改過，寫保護等。因為頁表中每個條目是4位元組，現在的32位作業系統虛擬位址空間是232，假設每頁分為4k，也需(232/(4*2^10))*4=4m的空間，為每個程序建立乙個4m的頁表並不明智。因此在頁表的概念上進行推廣，產生二級頁表，雖然頁表條目沒有減少，但記憶體中可以僅僅存放需要使用的二級頁表和一級頁表，大大減少了記憶體的使用。

每個程序有4gb的虛擬位址空間，每個程序自己的一套頁表。程式中使用的都是4gb位址空間中的虛擬位址。而訪問物理記憶體，需要使用實體地址。

經過計算可得該計算機的頁面最大64個，物理塊最大值為32個。所以在程式設計時，頁面及物理塊大小均不可以超過最大值，否則將在程式介面中進行提示，使用者重新輸入。

確定虛擬記憶體的尺寸n，工作集的起始位置p，工作集中包含的頁數e，工作集移動率m（每處理m個頁面訪問則將起始位置p +1），以及乙個範圍在0和1之間的值t；

生成m個取值範圍在p和p + e間的隨機數，並記錄到頁面訪問序列串中；

生成乙個隨機數r，0 ≤ r ≤ 1；

如果r < t，則為p生成乙個新值，否則p = (p + 1) mod n；

如果想繼續加大頁面訪問序列串的長度，請返回第2步，否則結束。

為了驗證方便，我將這個頁面訪問序列隨機生成的**作為另乙個新主程式，這樣驗證起來比較直觀。

後邊的源**我會把這段程式作為乙個頁面訪問序列隨機生成函式放入主程式中。

**的詳細解釋都在注釋中：

#include#include#include#includeconst int datamax = 64;
const int blocknum = 32;
int data[datamax]; // 儲存資料
int block[blocknum]; // 物理塊
int count[blocknum]; // 計數器
int n ; // 頁面個數
int m;//最小物理塊數
#define q 999
using namespace std;
int main()
cout<
cin>>n;
while(n > datamax) // 大於資料個數
srand((int)time(null));//用time(0)的返回值當種子
for(int o=0;o
cout<
cin>>n;
while(n > datamax) // 大於資料個數
int p = 1;
int e = 4;
int m = 5;//處理4個頁面後起始位置p+1
float t = 0.637;
float r; 
int j = 0;
srand((int)time(null));//用time(0)的返回值當種子
for(int o=0;o
if(menu!=1&&menu!=2&&menu!=3) break;
}}

int main()
for(int j = 0; j < a; j++)
for(int i = 0; i < pagecount; i++)

void fifo()

void lru()

在將乙個頁面換出時，如果該頁已被修改過，便須將該頁重新寫回到磁碟上；但如果該頁未被修改過，則不必將它拷回磁碟。在改進型clock演算法中，除須考慮頁面的使用情況外，還須在增加乙個因素，即置換代價，這樣頁面換出時，既要是未使用過的頁面，又要是未被修改過的頁面。把同時滿足這兩個條件的頁面作為首選淘汰的頁面。由訪問位a和修改位m可以組合成下面四種型別的頁面:

1類（a=0，m=0）：表示該頁最近既未被訪問，又未被修改，是最佳淘汰頁。

2類（a=0，m=0）：表示該頁最近未被訪問，但已被修改，並不是很好的淘汰頁。

3類（a=1，m=0）：表示該頁最近已被訪問，但未被修改，該頁有可能在被訪問。

4類（a=1，m=1）：表示該頁最近已被訪問且被修改，該頁可能再被訪問。

oid lclock(int num)}}
//*/
void dataoutput()
cout<
cin>>n;
while(n > datamax) // 大於資料個數
int p = 1;
int e = 4;
int m = 5;//處理4個頁面後起始位置p+1
float t = 0.637;
float r; 
int j = 0;
srand((int)time(null));//用time(0)的返回值當種子
for(int o=0;o
void optimal()
void lru()

#include#includeusing namespace std;
#define m 2
#define q 999
void datacreate();
int const a = 4;//記憶體中存放的頁面數
int count = 0;
int inside[a];
int const pagecount =10;//總的頁面數
int page[pagecount];
int insert = 0;//先到先出置換演算法fcfo中表示 當記憶體滿的時候，新進入的頁號放的位置
int suiji = 0; //隨機置換演算法randchange 當記憶體滿的時候，新進入的頁號放的位置
int state[a];//clock置換演算法中，記憶體中的每個頁面號對應的狀態
int state2[a][m];// 二維陣列，第一行第一列為訪問位，第一行的第二列為修改位
double lost = 0.0;
void datacreate()
for(int j = 0; j < a; j++)
for(int i = 0; i < pagecount; i++)
cout<
}break;
case '2':
for(int j = 0; j < a; j++)
for(int i = 0; i < pagecount; i++)
cout<
}break;
case '0':break;
} }
return 0;
}

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作業系統實驗

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