实验四请求页式存储管理的页面置换算法一.实验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。二.实验属性设计三.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。四.思路关于随机数的产生办法。首先要初始化设置随机数,产生序列的开始点,例如,通过下列语句实现:srand(400);(1)计算随机数,产生320条指令序列m=160;for(i=0;i<80;i++={j=i﹡4;a[j]=m;a[j+1]=m+1;a[j+2]=a[j]﹡1.0﹡rand()/32767;a[j+3]=a[j+2]+1m=a[j+3]+(319-a[j+3])﹡1.0﹡rand()/32767;}(2)将指令序列变换成为页地址流for(k=0;k<320;k++){pt=a[k]/10;pd=a[k]%10;…}(3)计算不同算法的命中率rate=1-1.0﹡U/320;其中U为缺页中断次数,320是页地址流长度。(4)输出格式kfifo1ru40.230.25…321.01.0五.实验报告总结1.总结体会请求页式存储管理的实现原理。请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成大小相同的页,将存储地址空间分块,页和块的大小相等,通过页表进行管理。页式系统的逻辑地址分为页号和页内位移量。页表包括页号和块号数据项,它们一一对应。根据逻辑空间的页号,查找页表对应项找到对应的块号,块号乘以块长,加上位移量就行成存储空间的物理地址。每个作业的逻辑地址空间是连续的,重定位到内存空间后就不一定连续了。2.写出这三种页面置换算法的实现思想。FIFO算法总是淘汰最先调入主存的页面,即淘汰在主存中驻留时间最长的页面,认为驻留时间最长的页不再使用的可能性较大。LRU算法淘汰的页面是最近一段时间内最久未被访问的那一页,它是基于程序局部性原理来考虑的,认为那些刚被使用过的页面可能还要立即被使用,而那些在较长时间内未被使用的页面可能不会立即使用。OPT算法,当要调入一页而必须淘汰旧页时,应该淘汰以后不再访问的页,或距现在最长时间后要访问的页面。3.对不同算法的性能进行评价。FIFO算法较易实现,对具有线性顺序特征的程序比较适用,而对具有其他特征的程序则效率不高,此算法还可能出现抖动现象(Belady)异常。LRU算法基于程序的局部性原理,所以适用用大多数程序,此算实现必须维护一个特殊的队列——页面淘汰队列。OPT算法虽然产生的缺页数最少,然而,却需要预测程序的页面引用串,这是无法预知的,不可能对程序的运行过程做出精确的断言,不过此理论算法可用做衡量各种具体算法的标准。