西北工业大学操作系统实验_OS3(12)

实验报告三
理解线程的相关概念
实验名称：
日期：2013.5
请求分页存储管理设计
班级：
学号：2010302554 姓名：王振10011007
一、实验目的：
1. 理解线程的相关概念
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，与同一个进程中的其他线程共享程序空间。

2. 请求分页存储管理设计
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. 理解线程的相关概念
线程创建和构造的相关知识，了解C语言程序编写的相关知识。

2. 请求分页存储管理设计
学习虚拟存储器的相关基础知识，了解请求分页存储管理系统的原理和具体实现过程，熟悉各种主要的页面调度算法。

三、项目要求及分析：
1. 理解线程的相关概念
（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。

2. 请求分页存储管理设计
(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操作系统提供的
函数分别进行初始化和产生随机数，多次重复使用这5条指令，产生以后的指
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。

四、具体实现：
4.1 流程图
1. 理解线程的相关概念
开始
设置全局变量shared
创建主进程
创建线程
Sleep 1 S
Shared++
输出Shared的值
结束
开始
创建主进程
设置局部变量shared
创建线程
Sleep 1 S
Shared++
输出Shared的值
结束
2. 请求分页存储管理设计
4.2 添加函数的代码1. 理解线程的相关概念
开始
选择页面调度算法FIFO LRU
产生随机指令
结束
2. 请求分页存储管理设计#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define MAXNUM 920
#define N_TEST 100
int a[N_TEST];
int *a_p;
int page=10;//页面大小
int mem=100;//主存容量int m=10; //主存页数int point=0;
int hit=0;
//FIFO 算法
void FiFo()
{
int i=0;
hit =0;
point=0;
for(i=0;i<N_TEST;i++)
{
int j=0;
int temp=1;
for(j=0;j<m;j++)
{
if((a[i]/page)==a_p[j])
temp=0;
}
if(temp)
a_p[(point++)%m]=a[i]/page;
else
hit++;
}
printf("命中率：%.3f %%\n",(float)hit/N_TEST*100); }
//LRU
void Lru()
{
int i=0;
hit=0;
point=0;
for(i=0;i<N_TEST;i++)
{
int j=0;
int temp=1;
for(j=0;j<m;j++)
{
if((a[i]/page)==a_p[j])
temp=0;
}
if(temp)
a_p[(point++)%m]=a[i]/page;
else
{
for(j=0;j<m-1;j++)
{
a_p[(point+j)%m]=a_p[(point+1+j)%m];
}
a_p[(point+j)%m]=a[i]/page;
hit++;
}
}
printf("命中率：%.3f%%\n",(float)hit/N_TEST*100);
}
int main()
{
int flag=1;
while(flag)
{
int i=0;
int select=0;
printf("FIFO 输入0，LRU输入1 \n");
scanf("%d",&select);
a_p=(int *)malloc(m*sizeof(int));
srand((unsigned int)time(NULL));
for(i=0;i<m;i++)
a_p[i]=10001;
for(i=0;i<N_TEST;i++)
{
a[i++]=1.0*rand()/RAND_MAX*(MAXNUM-1)+1;
a[i++]=a[0]+1;
a[i++]=1.0*rand()/RAND_MAX*(a[1]-1)+1;
a[i++]=a[2]+1;
a[i]=MAXNUM-1.0*rand()/RAND_MAX*(a[3]-1);
}
for(i=0;i<N_TEST;i++)
{
printf("%d\t",a[i]);
}
printf("\n");
if(0==select)
FiFo();
else if(1==select)
Lru();
else
printf("Input Error!");
printf("继续请按1\n");
scanf("%d",&flag);
if(flag!=1)
exit(0);
}
return 0;
}
五、调试运行结果：
(1)
(2)
六、实验总结：。