操作系统实验报告-理解线程和请求分页存储管理设计

实验报告三

实验名称：理解线程和请求分页存储管理设计日期：2011/5/25 班级：学号：姓名：

一、实验目的：

1. 理解当操作系统引入线程的概念后，进程是操作系统独立分配资源的单位，

线程成为系统调度的单位，也是系统并发运行的独立单位。同一个进程中的

各个线程共享进程的地址空间。

2. 模拟存储管理常用的请求分页存储管理技术，通过本实验使学生更加深入的

理解虚拟内存的思想和主要的页面淘汰算法。

二、实验内容：

1. （1）编写一个程序，在其main（）函数中创建一个（或多个）线程，观察该

线程是如何与主线程并发运行的。输出每次操作后的结果；

（2）在main()函数外定义一个变量int shared（全局变量），在main()中创建

一个线程，在main()中和新线程shared 进行循环加/减操作，观察该变量的变化；

（3）修改程序把int shared 变量定义到main（）函数之内，重复第（2）步操作，观察该变量的变化。

（4）编写一个程序，在其main（）函数中创建至少两个线程，在这些线程中分别说明（定义）名称相同的整型变量（例如，int x；），分别在各个线程中修改这些变量，试观察这些变量值的变化。

2. (1) 通过随机数产生一个指令行列，共320条指令，指令中的地址按下述原则

生成：50%的指令是顺序执行；25%的指令均匀分布在前地址部分；25%的指令均匀分布在后地址部分。

(2) 具体实验办法是：在[0，319]之间选一起始点M；顺序执行一条指令，即

第M+1条；向前地址[0，M-1]中执行一条指令M；顺序执行一条指令，即第

M+1条；向后地址[M+2，319]中执行一条指令M。如此继续，直至产生320条指令。使用产生随机数的函数之前，首先要初始化设置RAN()产生序列的开

始点，SRAND(400)；然后计算随机数，产生指令序列。例如：

a[0]=1.0*rand()/32767*319+1；

a[1]=a[0]+1；

a[2]=1.0*rand()/32767*(a[1]-1)+1；

a[3]=a[2]+1；

a[4]=319-1.0*rand()/32767*(a[3]-1)；其中rand()和srand()为Linux操作系统提供

指令序列。

(3) 将指令序列变换成页面地址流：假设，页面大小为1KB；用户实存容量（内

存区容量）为4页或32页；用户虚存容量（逻辑地址空间容量）为32KB；用

户虚存容量32KB，每1KB中放10条指令，共320条指令序列，按其地址0~9在

0页，10~19在1页，…….，310~319在31页。

(4) 使用不同的页面调度算法处理缺页中断，并计算不同实存容量下的命中

率：先进先出（FIFO）算法；最近最少使用（LRU）算法；命中率的算法为：

命中率= 1 - （缺页中断次数/页地址流长度）。本实验中，页地址流长度为

320，缺页中断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。

三、项目要求及分析：

1.在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这表现在：所有线程

都具有相同的地址空间（进程的地址空间）。此外我们应该还要用控制语句，控制线程的同步执行。

2. 这个实验是要求我们采用算法模拟分页存储管理技术的FIFO和LRU算法。所以我们

应该先生成地址序列，有了地址序列，我们要找到它所在的虚页，然后通过查找实页，再判断下一步动作。假如要访问的虚页不在内存中，不命中，我们要替换实页内容。根据FIFO算法，直接替换最早进入内存中的那一页就可以了。所以可以设立一个循环指针，记录那个最早进入内存中的那页。而对于LRU算法，我们要替换是到现在为止最长时间没被访问的页，在这里我们可以用一个队列来表示内存。把最久没使用的页放在队头，然后替换进去的页放在队尾就可以了。假如要访问的虚页在内存中，明显是命中。对于FIFO算法，不处理，而对于LRU算法，我们还要把他的权值置0。

四、具体实现：

1.实验程序：1.1

结果：

1.2

结果：1.3

结果：1.4

结果：

2. 源程序：

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#include "time.h"

#define MAXPAGE 4

int page[MAXPAGE]={-1,-1,-1,-1}; int num1,num2,num3;

int exist(int n)

{

int i;

for(i=0;i

{

if(n==page[i])

}

return -1;

}

void main()

{

int i,j,t,k,temp;

int a[320];

int key=0;

int b[4]={0};

srand(time(NULL));

a[0]=1.0*rand()/RAND_MAX*319+1;

for(i=1;i<320;i++)

{

if(i%4==1)

a[i]=a[i-1]+1;

if(i%4==2)

a[i]=1.0*rand()/RAND_MAX*(a[i-1]-1)+1;

if(i%4==3)

a[i]=a[i-1]+1;

if(i%4==0)

a[i]=319-1.0*rand()/RAND_MAX*(a[i-1]-1);

}

for(i=0;i<320;i++)

{

printf("hello,the current page float is %d %d %d %d",page[0],page[1],page[2],page[3]);

//如果命中的话，返回命中的页数,并且置命中页数的权值为，其余加一。

if((k=exist(a[i]/10))!=-1)

{

b[k]=0;

for(j=0;j<4;j++)

{

if(j!=k)

++b[j];

}

printf("hello,we hit it,the page float is %d %d %d %d \n",page[0],page[1],page[2],page[3]);

continue;

}

else

{

//如果没有命中，我们就替换最少使用的，页数置，其余的加一

temp=-10;

for(j=0;j<4;j++)

{

if(b[j]>temp)