虚拟内存页面置换算法实验报告

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页面置换算法模拟实验报告材料

实验编号４名称页面置换算法模拟实验目的通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，以便：1、了解虚拟存储技术的特点2、掌握请求页式存储管理中页面置换算法实验内容与步骤设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用FIFO和LRU算法计算访问命中率。

<程序设计>先用srand()函数和rand()函数定义和产生指令序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，并针对不同的算法计算相应的命中率。

<程序1>#include <windows.h> //Windows版，随机函数需要，GetCurrentProcessId()需要//#include <stdlib.h>//Linux版，随机函数srand和rand需要#include <stdio.h> //printf()需要#define TRUE 1#define FALSE 0#define INV ALID -1#define NULL 0#define total_instruction 320 //共320条指令#define total_vp 32 //虚存页共32页#define clear_period 50 //访问次数清零周期typedef struct{//定义页表结构类型〔页面映射表PMT〕int pn, pfn, counter, time;//页号、页框号(块号)、一个周期内访问该页面的次数、访问时间}PMT;PMT pmt[32];typedef struct pfc_struct{//页面控制结构int pn, pfn;struct pfc_struct *next;}pfc_type;pfc_type pfc[32];pfc_type *freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;//空闲页头指针，忙页头指针，忙页尾指针int NoPageCount; //缺页次数int a[total_instruction];//指令流数组int page[total_instruction], offset[total_instruction];//每条指令的页和页内偏移void initialize( int );void FIFO( int );//先进先出void LRU( int );//最近最久未使用void NRU( int );//最近最不经常使用/****************************************************************************main()*****************************************************************************/ void main(){int i,s;//srand(10*getpid());//用进程号作为初始化随机数队列的种子//Linux版srand(10*GetCurrentProcessId());//用进程号作为初始化随机数的种子//Windows版s=rand()%320;//在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点mfor(i=0;i<total_instruction;i+=4){//产生指令队列if(s<0||s>319){printf("when i==%d,error,s==%d\n",i,s);exit(0);}a[i]=s;//任意选一指令访问点m。

操作系统实验实验报告虚拟内存

操作系统实验实验报告虚拟内存一、实验目的本次操作系统实验的目的是深入理解虚拟内存的概念、原理和实现机制，通过实际操作和观察，掌握虚拟内存的相关技术，包括页面置换算法、内存分配策略等，并分析其对系统性能的影响。

二、实验环境操作系统：Windows 10 专业版开发工具：Visual Studio 2019编程语言：C+＋三、实验原理1、虚拟内存的概念虚拟内存是一种计算机系统内存管理技术，它使得应用程序认为自己拥有连续的可用内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，这些内存可能是被分散存储在物理内存和外部存储设备（如硬盘）中的。

虚拟内存通过将程序使用的内存地址映射到物理内存地址，实现了内存的按需分配和管理。

2、页面置换算法当物理内存不足时，操作系统需要选择一些页面（内存中的固定大小的块）换出到外部存储设备，以腾出空间给新的页面。

常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）算法、最近最少使用（LRU）算法、时钟（Clock）算法等。

3、内存分配策略操作系统在分配内存时，需要考虑如何有效地利用有限的物理内存资源。

常见的内存分配策略有连续分配、分页分配和分段分配等。

四、实验内容与步骤1、实现简单的虚拟内存系统使用 C+＋编写一个简单的虚拟内存模拟程序，包括内存页面的管理、地址映射、页面置换等功能。

2、测试不同的页面置换算法在虚拟内存系统中，分别实现 FIFO、LRU 和 Clock 算法，并对相同的访问序列进行测试，比较它们的页面置换次数和缺页率。

3、分析内存分配策略的影响分别采用连续分配、分页分配和分段分配策略，对不同大小和类型的程序进行内存分配，观察系统的性能（如内存利用率、执行时间等）。

具体步骤如下：（1）定义内存页面的结构，包括页面号、标志位（是否在内存中、是否被修改等）等。

（2）实现地址映射函数，将虚拟地址转换为物理地址。

（3）编写页面置换算法的函数，根据不同的算法选择要置换的页面。

（4）创建测试用例，生成随机的访问序列，对不同的算法和分配策略进行测试。

页面置换算法实验报告_4

页面置换算法实验报告院系:****************学院班级:***********姓名:***学号:************一、实验题目: 页面置换算法二. 实验目的：1.用C语言编写OPT、FIFO、LRU三种置换算法。

2.熟悉内存分页管理策略。

3.了解页面置换的算法。

4.掌握一般常用的调度算法。

5.根据方案使算法得以模拟实现。

6.锻炼知识的运用能力和实践能力。

三. 实验内容及要求:设计一个虚拟存储区和内存工作区, 编程序演示下述算法的具体实现过程, 并计算访问命中率:要求设计主界面以灵活选择某算法, 且以下算法都要实现1) 最佳置换算法(OPT): 将以后永不使用的或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面换出。

2) 先进先出算法(FIFO)：淘汰最先进入内存的页面, 即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。

3) 最近最久未使用算法(LRU): 淘汰最近最久未被使用的页面。

四、实验结果初始化结果1, 先进先出（FIFO）算法实验结果:2, 最近最久未使用（LRU）算法实验结果: 3, 最佳使用法（OPT）实验结果:五、实验总结选择置换算法, 先输入所有页面号, 为系统分配物理块, 依次进行置换:OPT基本思想:是用一维数组page[]存储页面号序列, memery[]是存储装入物理块中的页面。

数组next[]记录物理块中对应页面的最后访问时间。

每当发生缺页时, 就从物理块中找出最后访问时间最大的页面, 调出该页, 换入所缺的页面。

若物理块中的页面都不再使用, 则每次都置换物理块中第一个位置的页面。

FIFO基本思想:是用队列存储内存中的页面, 队列的特点是先进先出, 与该算法是一致的, 所以每当发生缺页时, 就从队头删除一页, 而从队尾加入缺页。

或者借助辅助数组time[]记录物理块中对应页面的进入时间, 每次需要置换时换出进入时间最小的页面。

LRU基本思想:是用一维数组page[]存储页面号序列, memery[]是存储装入物理块中的页面。

虚拟页面管理实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解虚拟存储器的概念和作用。

2. 掌握分页式存储管理的基本原理和地址转换过程。

3. 熟悉几种常见的页面置换算法，并比较其优缺点。

4. 通过实验，加深对虚拟存储器管理机制的理解。

二、实验内容1. 模拟分页式存储管理中的地址转换过程。

2. 比较几种常见的页面置换算法：FIFO、LRU、LFU和OPT。

三、实验原理虚拟存储器是一种将内存和磁盘结合使用的存储管理技术，它允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。

虚拟存储器通过将内存划分为固定大小的页（Page）和相应的页表（Page Table）来实现。

1. 分页式存储管理分页式存储管理将内存划分为固定大小的页，每个页的大小相同。

程序在运行时，按照页为单位进行内存访问。

分页式存储管理的主要优点是内存碎片化程度低，便于实现虚拟存储器。

2. 页面置换算法当内存中没有足够的空间来存放新请求的页面时，需要将某个页面从内存中移除，这个过程称为页面置换。

以下介绍几种常见的页面置换算法：（1）FIFO（先进先出）：优先淘汰最早进入内存的页面。

（2）LRU（最近最少使用）：优先淘汰最近最少被访问的页面。

（3）LFU（最不频繁使用）：优先淘汰最不频繁被访问的页面。

（4）OPT（最佳置换）：优先淘汰未来最长时间内不再被访问的页面。

四、实验步骤1. 模拟分页式存储管理中的地址转换过程（1）创建一个模拟内存的数组，表示物理内存。

（2）创建一个模拟页表的数组，用于存放虚拟页号和物理页号之间的映射关系。

（3）模拟进程对内存的访问，将访问的虚拟页号转换为物理页号。

2. 比较几种常见的页面置换算法（1）创建一个模拟进程的数组，包含访问的虚拟页号序列。

（2）对每个页面置换算法，模拟进程的运行过程，记录缺页中断次数。

（3）计算不同页面置换算法的缺页率，并比较其性能。

五、实验结果与分析1. 分页式存储管理中的地址转换过程实验结果表明，分页式存储管理能够有效地将虚拟地址转换为物理地址，实现虚拟存储器。

操作系统实验报告之虚拟存储器管理页面置换算法

操作系统实验二：虚拟存储器管理时间：2013-12-06地点：计算机实验机房2实验人：朱蓉蓉学号：E01114336题目一：采用先进先出算法实现分页管理的缺页调度。

实验代码：#include "stdio.h"#define N 20#define m 4void main(){int n;printf("请输入引用串页面个数:\n");scanf("%d",&n);int ym[N],i,j,q,mem[m]={0},table[m][N];char flag,f[N];printf("请输入页面访问序列:\n");for(i=0;i<n;i++){printf("输入页面号:");scanf("%d",&ym[i]);}for(i=0;i<n;i++) //查页表，看是否缺页{q=0;while((ym[i]!=mem[q])&&(q!=m)) q++;if(q==m) flag='*'; //缺页，则置标志flag为'*'else flag=' ';if(flag=='*'){for(j=m-1;j>0;j--) //淘汰最先调入的页面调入当前访问的mem[j]=mem[j-1];mem[0]=ym[i];}for(j=0;j<m;j++)table[j][i]=mem[j];f[i]=flag;}printf("输出结果为下表(0代表为空，*代表有缺页)\n");for(i=0;i<m;i++){for(j=0;j<n;j++)printf("%3d",table[i][j]);printf("\n");}for(i=0;i<n;i++)printf("%3c",f[i]);printf("\n");}实验二：采用LRU算法实现分页管理的缺页调度.实验代码：#include <stdio.h>#define P 20#define m 5void main(){int n;printf("--------------LRU算法缺页调度---------------\n");printf("请输入引用串页面个数:\n");scanf("%d",&n);int ym[P],i,j,q,mem[m]={0},table[m][P];char flag,f[P];printf("请输入页面访问序列:\n");for(i=0;i<n;i++){printf("输入页面号:");scanf("%d",&ym[i]);}for(i=0;i<n;i++) //查页表，看是否缺页{q=0;while((ym[i]!=mem[q])&&(q!=m)) q++;if(q==m) flag='*'; //缺页，则置标志flag为'*'else flag=' ';for(j=q;j>0;j--)mem[j]=mem[j-1];mem[0]=ym[i];for(j=0;j<m;j++)table[j][i]=mem[j];f[i]=flag;}printf("输出结果为下表（0代表为空，*代表有缺页）\n");for(i=0;i<m;i++){for(j=0;j<n;j++)printf("%3d",table[i][j]);printf("\n");}for(i=0;i<n;i++)printf("%3c",f[i]);printf("\n");}。

页面置换实验报告

计算机科学系实验报告书课程名：《操作系统》题目：虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验班级：学号：姓名：一、实验目的与要求1.目的：请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。

通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。

2.要求：本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。

其中虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。

要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。

程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较两种置换算法的稳定性。

二、实验说明1．设计中虚页和实页的表示本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。

在虚页结构中，pn代表虚页号，因为共10个虚页，所以pn的取值范围是0—9。

pfn 代表实页号，当一虚页未装入实页时，此项值为-1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页的实页号pfn。

time项在FIFO算法中不使用，在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。

在实页结构中中，pn代表虚页号，表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。

pfn代表实页号，取值范围（0—n-1）由动态指派的实页数n所决定。

next是一个指向实页结构体的指针，用于多个实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第4点。

2．关于缺页次数的统计为计算命中率，需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。

为此，程序应设置一个计数器count，来统计虚页命中发生的次数。

每当所访问的虚页的pfn项值不为-1，表示此虚页已被装入某实页内，此虚页被命中，count加1。

最终命中率=count/20*100%。

3．LRU算法中“最近最久未用”页面的确定为了能找到“最近最久未用”的虚页面，程序中可引入一个时间计数器countime，每当要访问一个虚页面时，countime的值加1，然后将所要访问的虚页的time项值设置为增值后的当前countime值，表示该虚页的最后一次被访问时间。

页面置换算法实验报告

一、实验目的通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解虚拟存储技术的特点，掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现过程，并比较它们的效率。

二、实验内容基于一个虚拟存储区和内存工作区，设计下述算法并计算访问命中率。

1、最佳淘汰算法（OPT）2、先进先出的算法（FIFO）3、最近最久未使用算法（LRU）4、简单时钟(钟表)算法（CLOCK）命中率＝１－页面失效次数／页地址流(序列)长度三、实验原理UNIX中，为了提高内存利用率，提供了内外存进程对换机制；内存空间的分配和回收均以页为单位进行；一个进程只需将其一部分（段或页）调入内存便可运行；还支持请求调页的存储管理方式。

当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时，发现其所在页面不在内存，就立即提出请求（向CPU发出缺中断），由系统将其所需页面调入内存。

这种页面调入方式叫请求调页。

为实现请求调页，核心配置了四种数据结构：页表、页帧（框）号、访问位、修改位、有效位、保护位等。

当CPU接收到缺页中断信号，中断处理程序先保存现场，分析中断原因，转入缺页中断处理程序。

该程序通过查找页表，得到该页所在外存的物理块号。

如果此时内存未满，能容纳新页，则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存，然后修改页表。

如果内存已满，则须按某种置换算法从内存中选出一页准备换出，是否重新写盘由页表的修改位决定，然后将缺页调入，修改页表。

利用修改后的页表，去形成所要访问数据的物理地址，再去访问内存数据。

整个页面的调入过程对用户是透明的。

四、算法描述本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。

即使用srand( )和rand( )函数定义和产生指令序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，并针对不同的算法计算出相应的命中率。

（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成：A：50%的指令是顺序执行的B：25%的指令是均匀分布在前地址部分C：25%的指令是均匀分布在后地址部分具体的实施方法是：A：在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点mB：顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令C：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’D：顺序执行一条指令，其地址为m’+1E：在后地址[m’+2，319]中随机选取一条指令并执行F：重复步骤A-E，直到320次指令（2）将指令序列变换为页地址流设：页面大小为1K；用户内存（页帧）容量为4页~32页；用户虚存容量为32K。

操作系统实验4(虚拟内存页面置换算法)

操作系统实验报告四【实验题目】虚拟内存页面置换算法【实验目的】通过这次实验，加深对虚拟内存页面置换概念的理解，进一步掌握先进先出FIFO，最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的实现方法。

【实验内容】问题描述：设计程序模拟先进先出FIFO，最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的工作过程。

假设内存中分配给每个进程的最小物理块数为m，在进程运行过程中要访问的页面个数为n，页面访问序列为P1, …,Pn，分别利用不同的页面置换算法调度进程的页面访问序列，给出页面访问序列的置换过程，计算每种算法缺页次数和缺页率。

程序要求如下：1）利用先进先出FIFO，最佳置换OPI和最近最久未使用LRU三种页面置换算法模拟页面访问过程。

2）模拟三种算法的页面置换过程，给出每个页面访问时的内存分配情况。

3）输入：最小物理块数m，页面个数n，页面访问序列P1, … ,Pn，算法选择1-FIFO，2-OPI，3-LRU。

4）输出：每种算法的缺页次数和缺页率。

【实验要求】1) 上机前认真复习页面置换算法，熟悉FIFO，OPI，LRU三种页面分配和置换算法的过程；2) 上机时独立编程、调试程序；3) 根据具体实验要求，完成好实验报告（包括实验的目的、内容、要求、源程序、实例运行结果截图）。

【源代码】//--------------- YeMianZhiHuan.cpp -----------------#include "iostream.h"const int DataMax=100;const int BlockNum = 10;int DataShow[BlockNum][DataMax]; // 用于存储要显示的数组bool DataShowEnable[BlockNum][DataMax]; // 用于存储数组中的数据是否需要显示//int Data[DataMax]={4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,6,2,3,7,1,2,6,1}; // 测试数据//int N = 20; // 输入页面个数int Data[DataMax]; // 保存数据int Block[BlockNum]; // 物理块int count[BlockNum]; // 计数器int N ; // 页面个数int M;//最小物理块数int ChangeTimes;void DataInput(); // 输入数据的函数void DataOutput();void FIFO(); // FIFO 函数void Optimal(); // Optimal函数void LRU(); // LRU函数///*int main(int argc, char* argv[]){DataInput();// DataInput();// FIFO();// Optimal();// LRU();// return 0;int menu;while(true){cout<<endl;cout<<"* 菜单选择*"<<endl;cout<<"*******************************************************"<<endl;cout<<"* 1-FIFO *"<<endl;cout<<"* 2-Optimal *"<<endl;cout<<"* 3-LRU *"<<endl;cout<<"* 0-EXIT *"<<endl;cout<<"*******************************************************"<<endl;cin>>menu;switch(menu){case 1: FIFO();break;case 2: Optimal();break;case 3: LRU();break;default: break;}if(menu!=1&&menu!=2&&menu!=3) break;}}//*/void DataInput(){cout<<"请输入最小物理块数：";cin>>M;while(M > BlockNum) // 大于数据个数{cout<<"物理块数超过预定值，请重新输入："; cin>>M;}cout<<"请输入页面的个数：";cin>>N;while(N > DataMax) // 大于数据个数{cout<<"页面个数超过预定值，请重新输入："; cin>>N;}cout<<"请输入页面访问序列："<<endl;for(int i=0;i<N;i++)cin>>Data[i];}void DataOutput(){int i,j;for(i=0;i<N;i++) // 对所有数据操作{cout<<Data[i]<<" ";}cout<<endl;for(j=0;j<M;j++){cout<<" ";for(i=0;i<N;i++) // 对所有数据操作{if( DataShowEnable[j][i] )cout<<DataShow[j][i]<<" ";elsecout<<" ";}cout<<endl;}cout<<"缺页次数: "<<ChangeTimes<<endl;cout<<"缺页率: "<<ChangeTimes*100/N<<"%"<<endl; }void FIFO(){int i,j;bool find;int point;int temp; // 临时变量ChangeTimes = 0;for(j=0;j<M;j++)for(i=0;i<N;i++)DataShowEnable[j][i] = false; // 初始化为false，表示没有要显示的数据for(i=0;i<M;i++){count[i] = 0; // 大于等于BlockNum，表示块中没有数据，或需被替换掉// 所以经这样初始化（3 2 1），每次替换>=3的块，替换后计数值置1，// 同时其它的块计数值加1 ，成了（1 3 2 ），见下面先进先出程序段}for(i=0;i<N;i++) // 对有所数据操作{// 增加countfor(j=0;j<M;j++)count[j]++;find = false; // 表示块中有没有该数据for(j=0;j<M;j++){if( Block[j] == Data[i] ){find = true;}}if( find ) continue; // 块中有该数据，判断下一个数据// 块中没有该数据ChangeTimes++; // 缺页次数++if( (i+1) > M ) // 因为i是从0开始记，而M指的是个数，从1开始，所以i+1 {//获得要替换的块指针temp = 0;for(j=0;j<M;j++){if( temp < count[j] ){temp = count[j];point = j; // 获得离的最远的指针}}}else point = i;// 替换Block[point] = Data[i];count[point] = 0; // 更新计数值// 保存要显示的数据for(j=0;j<M;j++){DataShow[j][i] = Block[j];DataShowEnable[i<M?(j<=i?j:i):j][i] = true; // 设置显示数据}}// 输出信息cout<< endl;cout<<"FIFO => "<< endl;DataOutput();}void Optimal(){int i,j,k;bool find;int point;int temp; // 临时变量，比较离的最远的时候用ChangeTimes = 0;for(j=0;j<M;j++)for(i=0;i<N;i++)DataShowEnable[j][i] = false; // 初始化为false，表示没有要显示的数据// for(i=0;i<M;i++)// {// count[i] = 0 ; //// }for(i=0;i<N;i++) // 对有所数据操作{find = false; // 表示块中有没有该数据for(j=0;j<M;j++){if( Block[j] == Data[i] )find = true;}if( find ) continue; // 块中有该数据，判断下一个数据// 块中没有该数据，最优算法ChangeTimes++; // 缺页次数++for(j=0;j<M;j++){// 找到下一个值的位置find = false;for( k =i;k<N;k++){if( Block[j] == Data[k] ){find = true;count[j] = k;break;}}if( !find ) count[j] = N;}if( (i+1) > M ) // 因为i是从0开始记，而BlockNum指的是个数，从1开始，所以i+1 {//获得要替换的块指针temp = 0;for(j=0;j<M;j++){if( temp < count[j] ){temp = count[j];point = j; // 获得离的最远的指针}}}else point = i;// 替换Block[point] = Data[i];// 保存要显示的数据for(j=0;j<M;j++){DataShow[j][i] = Block[j];DataShowEnable[i<M?(j<=i?j:i):j][i] = true; // 设置显示数据}}// 输出信息cout<< endl;cout<<"Optimal => "<< endl;DataOutput();}void LRU(){int i,j;bool find;int point;int temp; // 临时变量ChangeTimes = 0;for(j=0;j<M;j++)for(i=0;i<N;i++)DataShowEnable[j][i] = false; // 初始化为false，表示没有要显示的数据for(i=0;i<M;i++){count[i] = 0 ;}for(i=0;i<N;i++) // 对有所数据操作{// 增加countfor(j=0;j<M;j++)count[j]++;find = false; // 表示块中有没有该数据for(j=0;j<M;j++){if( Block[j] == Data[i] ){count[j] = 0;find = true;}}if( find ) continue; // 块中有该数据，判断下一个数据// 块中没有该数据ChangeTimes++; // 缺页次数++if( (i+1) > M ) // 因为i是从0开始记，而BlockNum指的是个数，从1开始，所以i+1 {//获得要替换的块指针temp = 0;for(j=0;j<M;j++){if( temp < count[j] ){temp = count[j];point = j; // 获得离的最远的指针}}}else point = i;// 替换Block[point] = Data[i];count[point] = 0;// 保存要显示的数据for(j=0;j<M;j++){DataShow[j][i] = Block[j];DataShowEnable[i<M?(j<=i?j:i):j][i] = true; // 设置显示数据}}// 输出信息cout<< endl;cout<<"LRU => "<< endl;DataOutput();}【效果截图】以作业为测试数据：。

页面置换算法实验报告

操作系统实验报告——页面置换问题的实现系别：信息工程系班级：计科姓名：学号：页面置换问题的模拟实现一．实验目的1．通过模拟实现几种基本页面置换的算法，了解虚拟存储技术的特点。

2．掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想，并至少用三种算法来模拟实现。

3．通过对几种置换算法页面的比较，来对比他们的优缺点，并通过比较更换频率来对比它们的效率。

二．实验内容：设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用下述算法来模拟实现页面的置换：1. 先进先出的算法（FIFO）2. 最近最久未使用算法（LRU）3. 最佳置换算法（OPT）三．实验分析在进程运行过程中，若其所访问的页面不存在内存而需要把它们调入内存，但内存已无空闲时，为了保证该进程能够正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中。

但应调出哪个页面，需根据一定的算法来确定，算法的好坏，直接影响到系统的性能。

一个好的页面置换算法，应该有较低的页面更换频率。

假设分给一作业的物理块数为3 ，页面数为20个。

页面号为(20个)：7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，11．先进先出(FIFO)置换算法的思路该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。

该算法实现简单，只需把一个进程已调入内存的页面，按照先后次序连接成一个队列，并设置一个替换指针，使它总指向最老的页面。

2．最近久未使用(LRU)置换算法的思路最近久未使用置换算法的替换规则，是根据页面调入内存后的使用情况来进行决策的。

该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间，当需淘汰一个页面的时候选择现有页面中其时间值最大的进行淘汰。

3.最佳（OPT）置换算法的思路其所选择的被淘汰的页面，奖是以后不使用的，或者是在未来时间内不再被访问的页面，采用最佳算法，通常可保证获得最低的缺页率。

4．数据结构struct pageInfor{int content;//页面号int timer;//被访问标记};class PRA{public:PRA(void);int findSpace(void); //查找是否有空闲内存int findExist(int curpage); //查找内存中是否有该页面int findReplace(void); //查找应予置换的页面void display(void); //显示void FIFO(void); //FIFO算法void LRU(void); //LRU算法void BlockClear(void);//BLOCK清空，以便用另一种方法重新演示pageInfor * block; //物理块pageInfor * page; //页面号串private:};5．FIFO页面置换算法当需要访问一个新的页面时，首先调用findExist(i)函数来查看物理块中是否就有这个页面，若要查看的页面物理块中就有，则调用display函数直接显示，不需要替换页面；如果要查看的页面物理块中没有，就需要寻找空闲物理块放入，若存在有空闲物理块，则将页面放入；若没有空闲物理块，则调用findReplace 函数替换页面。

页面置换算法实验报告

页面置换算法实验报告页面置换算法实验报告一、引言在计算机操作系统中，页面置换算法是一种重要的内存管理策略。

当物理内存不足以容纳所有需要运行的进程时，操作系统需要根据一定的算法将部分页面从内存中换出，以便为新的页面腾出空间。

本实验旨在通过实际操作，对比不同的页面置换算法在不同场景下的性能表现。

二、实验背景在计算机系统中，每个进程都有自己的虚拟内存空间，而物理内存空间是有限的。

当进程需要访问某个页面时，如果该页面不在物理内存中，就会发生缺页中断，操作系统需要根据页面置换算法选择一个页面将其换出，然后将需要访问的页面换入。

常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）、时钟（Clock）等。

三、实验目的本实验旨在通过模拟不同的页面置换算法，比较它们在不同情况下的缺页率和效率。

通过实验结果，评估各个算法在不同场景下的优劣，为实际系统的内存管理提供参考。

四、实验设计与方法本实验选择了三种常见的页面置换算法进行比较：FIFO、LRU和Clock。

我们使用C++编程语言模拟了一个简单的内存管理系统，并通过产生不同的访存序列来模拟不同的场景。

实验中，我们设置了不同的物理内存大小，访存序列长度和页面大小，以模拟不同的系统环境。

五、实验结果与分析在实验中，我们分别测试了FIFO、LRU和Clock算法在不同的系统环境下的表现。

通过统计不同算法的缺页率和运行时间，得出以下结论：1. FIFO算法FIFO算法是最简单的页面置换算法，它按照页面进入内存的顺序进行置换。

实验结果表明，FIFO算法在缺页率方面表现一般，特别是在访存序列具有局部性的情况下，其性能明显下降。

这是因为FIFO算法无法区分不同页面的重要性，可能会将经常使用的页面换出，导致缺页率升高。

2. LRU算法LRU算法是一种基于页面访问时间的置换算法，它认为最近被访问的页面很可能在未来会被再次访问。

实验结果表明，LRU算法在缺页率方面表现较好，特别是在访存序列具有较强的局部性时，其性能明显优于FIFO算法。

操作系统实验4虚拟内存页面置换4种算法实验报告

操作系统实验报告实验题目：程序模拟内存页面置换策略学院：计算机学院专业班级：网络工程年级：2011级姓名：学号：完成时间：2013 年12 月8 日指导教师：指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日本科学生实验项目任务书说明：学院、专业、年级均填全称，如：计算机学院、计算机科学与技术、2011。

实验报告正文1 需求分析（1）根据内存访问的局部性原理产生不少于1000次的页面请求序列。

需要从MFC界面的一个编辑框中得到一个大于1000的页面数，再根据页面数随机产生页面地址（本次试验主要将地址控制在0—100）。

（2）统计在不同页框数目下的页面失效率。

首先，要初始化页框，再编写isExit函数，用来判断某页是否已经存在在页框中。

在将FIFO作为置换策略的情况下，我们用一个Button控制该算法，在该算法下，我们设置了页框数分别为8,10,12,14的4种情况。

设置了4个HitNumber变量分别记录4中情况下的命中页数，用于画折线图和计算缺页率。

在将OPT，LUR，COLCK作为置换策略的情况下，基本需求同FIFO。

（3）在画折线图时，主要需要的就是从（1）（2）步骤里得到的页框数和HitNumber数，用CDC的MoveTO和LineTo两个函数。

2 系统设计（类图、模块图等）程序主界面模块图3 关键代码描述（1）初始条件产生函数①获得由界面输入的页面数void COS4aDlg::OnBnClickedButton1(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码UpdateData(true);m_e3=PageNumber;UpdateData(false);}②随机产生并输出页面访问地址void COS4aDlg::OnBnClickedButton2(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码CString str;srand(time(NULL));UpdateData(true);int count=0;for(int i=0;i<PageNumber;i++){ count++;CString q;PageOrder[i]=rand()%100;q.Format("%d",PageOrder[i]);if(count%8==0)str+=q+"\r\n";elsestr+=q+"__";}m_e4=str;UpdateData(false);}（2）4种算法的关键代码①FIFO的实现，得到4中页框数下的缺页率和命中数void COS4aDlg::OnBnClickedButton3(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码U pdateData(true);i nt x=0; //标记最早进入内存的页面C String s2,s3,s4,s5;C String d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o;C String str1,str2,str3,str4;f or(int i=0;i<8;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=8;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<8;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit1(i)==0){b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);In[x]=PageOrder[i];x=(x+1)%8;}else{b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);FHitNumber1++;}s2+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost1=((PageNumber-FHitNumber1)*1.0/PageNumber)*100;d.Format("%f",lost1);e.Format("%d",8);f="在页框数为"+e+"时FIFO缺页率为："+d;s tr1=s2+"\r\n"+f;f or(int i=0;i<10;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=10;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<10;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit2(i)==0){b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);In[x]=PageOrder[i];x=(x+1)%10;}else{b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);FHitNumber2++;}s3+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost2=((PageNumber-FHitNumber2)*1.0/PageNumber)*100;g.Format("%f",lost2);h.Format("%d",10);i="当页框数为"+h+"时FIFO缺页率为："+g;s tr2=s3+"\r\n"+i;for(int i=0;i<12;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=12;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<12;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit3(i)==0){b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);In[x]=PageOrder[i];x=(x+1)%12;}else{b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);FHitNumber3++;}s4+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost3=((PageNumber-FHitNumber3)*1.0/PageNumber)*100; j.Format("%f",lost3);k.Format("%d",12);l="当页框数为"+k+"时FIFO缺页率为："+j;s tr3=s4+"\r\n"+l;f or(int i=0;i<14;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=14;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<14;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit4(i)==0){b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);In[x]=PageOrder[i];x=(x+1)%14;}else{b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);FHitNumber4++;}s5+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost4=((PageNumber-FHitNumber4)*1.0/PageNumber)*100; m.Format("%f",lost4);n.Format("%d",14);o="当页框数为"+n+"时FIFO缺页率为："+m;s tr4=s5+"\r\n"+o;m_e5+=str1+"\r\n\r\n"+str2+"\r\n\r\n"+str3+"\r\n\r\n"+str4+"\r\n"; U pdateData(false);}int COS4aDlg::isExit1(int i){f or(int j=0;j<8;j++){if(In[j]==PageOrder[i])return 1;}r eturn 0;}②OPT的实现，获得4种情况下的缺页率和命中数void COS4aDlg::OnBnClickedButton4(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码U pdateData(true);i nt x=0; //标记最早进入内存的页面C String s2,s3,s4,s5;C String d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o;C String str1,str2,str3,str4;f or(int i=0;i<8;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=8;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<8;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit1(i)==1){b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);OHitNumber1++;}else{b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);x=Best1(i);In[x]=PageOrder[i];}s2+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost1=((PageNumber-OHitNumber1)*1.0/PageNumber)*100;d.Format("%f",lost1);e.Format("%d",8);f="当页框数为"+e+"时OPT缺页率为："+d;s tr1=s2+"\r\n"+f;f or(int i=0;i<10;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=10;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<10;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit2(i)==1){b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);OHitNumber2++;}else{b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);x=Best2(i);In[x]=PageOrder[i];}s3+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost2=((PageNumber-OHitNumber2)*1.0/PageNumber)*100;g.Format("%f",lost2);h.Format("%d",10);i="当页框数为"+h+"时OPT缺页率为："+g;s tr2=s3+"\r\n"+i;f or(int i=0;i<12;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=12;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<12;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit3(i)==1){b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);OHitNumber3++;}else{b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);x=Best3(i);In[x]=PageOrder[i];}s4+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost3=((PageNumber-OHitNumber3)*1.0/PageNumber)*100; j.Format("%f",lost3);k.Format("%d",12);l="当页框数为"+k+"时OPT缺页率为："+j;s tr3=s4+"\r\n"+l;f or(int i=0;i<14;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=14;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<14;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit4(i)==1){b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);OHitNumber4++;}else{b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);x=Best4(i);In[x]=PageOrder[i];}s5+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost4=((PageNumber-OHitNumber4)*1.0/PageNumber)*100;m.Format("%f",lost4);n.Format("%d",14);o="当页框数为"+n+"时OPT缺页率为："+m;s tr4=s5+"\r\n"+o;m_e5+=str1+"\r\n\r\n"+str2+"\r\n\r\n"+str3+"\r\n\r\n"+str4;U pdateData(false);}int COS4aDlg::Best1(int mi){i nt i=0,j=0,k=0,l=0,n=0,h=0,x=0,y=0;//分别代表In[0],In[1],In[2],等0的为最近最迟出现的页面。

分页置换实验报告

一、实验目的1. 理解分页置换算法的基本原理及其在虚拟内存管理中的作用。

2. 掌握几种常见的分页置换算法（如FIFO、LRU等）的模拟实现方法。

3. 分析不同分页置换算法的性能差异，并评估其在实际应用中的适用性。

二、实验原理分页置换算法是虚拟内存管理中的一种关键技术，其主要目的是在有限的物理内存中模拟更大的内存空间，以满足程序对内存的需求。

当物理内存不足时，系统会根据一定的置换算法选择某些页面进行淘汰，以腾出空间给新的页面。

常见的分页置换算法包括：1. FIFO（先进先出）算法：根据页面进入内存的顺序进行淘汰，即先进入内存的页面先被淘汰。

2. LRU（最近最少使用）算法：淘汰最近一段时间内最长时间未被访问的页面。

3. OPT（最佳置换）算法：淘汰未来最长时间内不再被访问的页面。

三、实验内容1. FIFO算法实现：模拟FIFO算法，记录缺页中断次数和缺页率。

2. LRU算法实现：模拟LRU算法，记录缺页中断次数和缺页率。

3. 性能对比分析：对比FIFO和LRU算法的性能差异，分析其适用场景。

四、实验步骤1. 数据准备：生成一系列页面访问序列，用于模拟分页置换过程。

2. FIFO算法模拟：- 初始化一个固定大小的内存缓冲区。

- 遍历页面访问序列，对于每个页面：- 检查是否已在内存缓冲区中。

- 如果不在，则将内存缓冲区中最先进入的页面淘汰，并将当前页面加入内存缓冲区。

- 记录缺页中断次数。

3. LRU算法模拟：- 初始化一个内存缓冲区，并维护一个访问顺序链表。

- 遍历页面访问序列，对于每个页面：- 检查是否已在内存缓冲区中。

- 如果不在，则将内存缓冲区中最少访问的页面淘汰，并将当前页面加入内存缓冲区。

- 更新访问顺序链表。

- 记录缺页中断次数。

4. 性能对比分析：- 对比FIFO和LRU算法的缺页中断次数和缺页率。

- 分析两种算法的性能差异及其适用场景。

五、实验结果与分析1. FIFO算法：FIFO算法简单易实现，但性能较差。

虚拟内存页面置换算法实训报告

虚拟内存页面置换算法实训报告1. 介绍虚拟内存页面置换算法的概念和作用- 虚拟内存是计算机操作系统中的一种技术，它允许程序访问比物理内存更大的地址空间。

- 页面置换算法是虚拟内存管理的一种重要策略，它用于在物理内存不足时将一部分页面移出物理内存，以便为新的页面腾出空间。

2. 算法分类- 最优页面置换算法(OPT)：根据未来的访问情况，选择最长时间内不再被访问的页面进行置换。

- 先进先出页面置换算法(FIFO)：选择最早进入物理内存的页面进行置换。

- 最近最少使用页面置换算法(LRU)：选择最长时间内未被访问的页面进行置换。

- 时钟页面置换算法(CLOCK)：使用一个指针指向当前页面，选择指针指向的页面进行置换。

3. 算法比较- OPT算法是最理想的页面置换算法，但实际上很难实现，因为需要预测未来的页面访问情况。

- FIFO算法简单易实现，但可能会出现“抖动”现象，即频繁地将同一页面置换出去再置换回来。

- LRU算法性能较好，但实现较为复杂，需要维护一个访问时间戳。

- CLOCK算法是对LRU算法的一种改进，实现较为简单，但在某些情况下可能会出现性能问题。

4. 实验设计- 使用C++语言实现了FIFO、LRU和CLOCK三种页面置换算法。

- 使用随机生成的页面序列进行测试，记录每种算法的缺页率和执行时间。

- 分析实验结果，比较各种算法的优缺点。

5. 实验结果- 在测试中，FIFO算法的缺页率最高，CLOCK算法的缺页率最低，LRU 算法的缺页率居中。

- 在执行时间方面，CLOCK算法最快，FIFO算法最慢，LRU算法居中。

- 综合考虑，可以根据具体的应用场景选择适合的页面置换算法。

6. 结论- 虚拟内存页面置换算法是操作系统中的重要技术，对系统性能有着重要影响。

- 不同的页面置换算法有着各自的优缺点，需要根据具体情况进行选择。

- 实验结果表明，CLOCK算法在缺页率和执行时间方面都表现较好，可以作为一种较为通用的页面置换算法。

操作系统实验报告范文页面置换

操作系统实验报告范文页面置换实验三内存页面置换算法的设计实习内容设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用下述算法来模拟实现页面的置换：1.先进先出的算法（FIFO）2.最近最久未使用算法（LRU）3.最佳置换算法（OPT）实习目的本实习要求学生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技术特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。

LINU某中，为了提高内存利用率，提供了内外存进程对换机制，内存空间的分配和回收均以页为单位进行，一个进程只需将其一部分（段或页）调入内存便可运行，还支持请求调页的存储管理方式。

当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时，发现其所在页面不在内存，就立即提出请求（向CPU发出缺中断），由系统将其所需页面调入内存。

这种页面调入方式叫请求调页。

当CPU接收到缺页中断信号，中断处理程序先保存现场，分析中断原因，转入缺页中断处理程序。

该程序通过查找页表，得到该页所在外存的物理块号。

如果此时内存未满，能容纳新页，则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存，然后修改页表。

如果内存已满，则须按某种置换算法从内存中选出一页准备换出，是否重新写盘由页表的修改位决定，然后将缺页调入，修改页表。

利用修改后的页表，去形成所要访问数据的物理地址，再去访问内存数据。

整个页面的调入过程对用户是透明的。

实习原理——算法思想：1．先进先出(FIFO)置换算法的思路该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。

该算法实现简单，只需把一个进程已调入内存的页面，按照先后次序连接成一个队列，并设置一个替换指针，使它总指向最老的页面。

2．最近久未使用(LRU)置换算法的思路最近久未使用置换算法的替换规则，是根据页面调入内存后的使用情况来进行决策的。

页面置换算法实验报告

页面置换算法实验报告一、实验目得:设计与实现最佳置换算法、随机置换算法、先进先出置换算法、最近最久未使用置换算法、简单Clock置换算法及改进型Cｌock置换算法;通过支持页面访问序列随机发生实现有关算法得测试及性能比较、二、实验内容:●虚拟内存页面总数为N,页号从0到N—1●物理内存由M个物理块组成●页面访问序列串就是一个整数序列,整数得取值范围为0到N - １、页面访问序列串中得每个元素p表示对页面p得一次访问●页表用整数数组或结构数组来表示❑符合局部访问特性得随机生成算法1.确定虚拟内存得尺寸Ｎ,工作集得起始位置p,工作集中包含得页数e,工作集移动率ｍ(每处理m个页面访问则将起始位置p ＋1),以及一个范围在0与１之间得值t;2.生成ｍ个取值范围在p与ｐ+ e间得随机数,并记录到页面访问序列串中;3.生成一个随机数r,0 ≤r ≤1;4.如果r〈t,则为p生成一个新值,否则p = (p＋１) mod N;5.如果想继续加大页面访问序列串得长度,请返回第2步,否则结束。

三、实验环境:操作系统:Wiｎｄows7软件: ＶＣ++6.0四、实验设计:本实验包含六种算法,基本内容相差不太,在实现方面并没有用统一得数据结构实现,而就是根据不同算法得特点用不同得数据结构来实现:1、最佳置换与随机置换所需操作不多,用整数数组模拟内存实现;2、先进先出置换与最近最久未使用置换具有队列得特性,故用队列模拟内存来实现;3、CLOCK置换与改进得CＬOＣＫ置换具有循环队列得特性,故用循环队列模拟内存实现;4、所有算法都就是采用整数数组来模拟页面访问序列。

五、数据结构设计:／/页面访问序列数组:ｉnｔｒeｆ［ref_sｉze];//内存数组:iｎt pｈy［phy_size］;//队列数据结构定义:tｙpeｄef sｔrｕｃt QＮoｄeﻩ//定义队列数据结构｛ﻩint daｔa;struct QNｏde *ｎext;}QNodｅ,*ＱueuePtr;ｔypedｅｆstrｕct{QuｅuｅPtr ｆrｏnt;ﻩ／/头指针ﻩQuｅuｅPtr reaｒ;ﻩ//尾指针｝LinkQuｅuｅ;/／定义链表数据结构typedeｆstruct LNoｄｅ//定义循环链表数据结构｛iｎt data;iｎt flag;ﻩ//访问位int modｉfy;ﻩﻩ//修改位ﻩstｒuct LNodｅ＊ｎext;}LNｏde,＊LinｋLｉst;六、主要函数说明:1、voｉd seｔ_rａｎｄ_num()ﻩ//产生具有局部特性得随机数列;2、int Exchange_ＬNoｄｅ(LｉnkLisｔ&L,inｔe,iｎt i)//将链表Ｌ中序号为i得结点替换为内容为e得结点;3、ｂool Sｅａrch_ＬiｎkLisｔ(LinｋＬｉst＆L,ｉnt e,ｉnｔ&i)／／找到链表Ｌ中内容为ｅ得结点,并用i返回其位置,i=1表示第一个非头结点,依次类推;4、void Ｓeａrch_ＬＬ_Flａg(LiｎkLisｔ＆Ｌ,iｎt ＆i)//用i返回第一个flag为0得结点得位置,i＝1表示第一个非头结点,以此类推;5、voｉd Ｓeｔ_LL＿Ｆlag(LinkLｉsｔ&L,int i) //设置链表Ｌ中得序号为ｉ得结点得ｆlaｇ标志为1;6、iｎtＳｅarch_ＬL＿ModifyClock(LinkLｉst ＆L,ｉnt&moｄｉｆy_ｎｕm)／/找到改进得CLOＣＫ算法所需要淘汰得页,用ｍodｉfｙ_nｕm返回其位置;此函数根据书上给得思路,第一遍扫描Ａ=０且M=０得页面予以淘汰,若失败,则进行第二轮扫描A=０且M=１得页面,第二轮扫描时将所有访问过得页面得访问位Ａ置0;若失败则重复上述两部;7、voｉd Sｅｔ＿LL_moｄｉfy(ＬｉｎｋLｉst＆L,int i) //设置链表L中得序号为i得结点得ｍodiｆy标志为1;8、booｌSearｃhQuｅｕe(LｉnｋQuｅｕe ＆Q,iｎｔe,int ＆ｉ)ﻩ//寻找队列Ｑ中结点data域等于ｅ得结点,并用i返回其在Q中得位置;9、ｉnt getnum(iｎt a,intｂ)ﻩﻩ//用ｂ返回元素ａ在被引用数列中得下一个位置10、voｉd ORA() ／/实现最佳置换算法,包括判断页面就是否在内存中、页面进内存、输出内存状态等内容;11、ｖoid RＡＮD() ﻩ／/随机置换算法12、void FＩＦO() ﻩﻩﻩ//先进先出算法1３、voiｄLRＵ() ﻩﻩ//最近最久未使用算法实现最近最久未使用算法得思想就是:判断待进入内存得页面,如果与内存中得第一个页面相同,则将它移到最后一个,即标志为最近使用得页;如果与内存中得第二个页面相同,则将它删除,并在队列尾部添加相同元素,即标志为最近使用得页;ﻩ１４、vｏid CＬOＣK()ﻩﻩ／／实现CLOＣK算法1５、ｖoid Ｍｏdifiｅｄ_Ｃlock() ／/实现改进得CLOCK算法16、inｔｍain() ／/主函数,调用实现各算法得６个主要函数,并输出各算法得缺页率。

操作系统实验实验报告虚拟内存

操作系统实验实验报告虚拟内存实验报告：虚拟内存一、引言虚拟内存是现代操作系统中一种重要的内存管理技术。

它允许将物理内存与硬盘上的存储空间结合起来，扩大了计算机系统的内存容量。

本实验旨在深入学习和实践虚拟内存的相关知识，包括虚拟地址到物理地址的转换及页面置换算法的实现。

二、实验原理2.1虚拟地址与物理地址转换虚拟内存通过将程序的虚拟地址空间划分为大小相等的页面，每个页面对应物理内存或硬盘上的一个页面帧。

通过页表来建立虚拟地址到物理地址的映射关系。

当程序访问一个虚拟地址时，系统会通过查找页表得到该虚拟地址对应的物理地址。

2.2页面置换算法当物理内存不足以存放所有需要运行的程序时，需要使用页面置换算法将一部分页面调出到硬盘上，以便为新的页面腾出空间。

常见的页面置换算法有FIFO（先进先出）、LRU（最近最久未使用）和LFU（最少使用）等。

三、实验过程3.1虚拟地址到物理地址的转换首先，在操作系统中，我们设计了一个简单的页表结构，用来存储虚拟地址到物理地址的映射关系。

我们将虚拟地址空间划分为大小为4KB的页面，页表中的每一项对应一个页面，包含了页面的有效位、物理页帧号等信息。

当程序访问一个虚拟地址时，首先通过虚拟地址的高位几位确定页表的索引，然后根据索引找到对应的页表项。

如果该页面已经在物理内存中，可以直接从页表项中获取物理页帧号，然后加上页内偏移量，得到物理地址。

如果该页面不在内存中，则需要将其从硬盘上调入内存，更新页表项中的信息，并得到物理地址。

3.2页面置换算法的实现在本实验中，我们选择了FIFO页面置换算法。

该算法简单、实现容易。

我们使用一个先进先出的队列来存储页面的序号。

当需要置换页面时，我们选择队列中的第一个页面进行替换，并将新的页面插入队列的末尾。

四、实验结果我们通过编写一个简单的程序来模拟实验过程，包括对虚拟地址到物理地址的转换以及页面置换算法的实现。

通过对程序的运行和输出结果的观察，我们验证了虚拟内存和页面置换算法的正确性。

页面置换算法实践报告

页面置换算法实践报告页面置换算法（Page Replacement Algorithm）是操作系统中用于管理虚拟内存的重要算法之一。

其目的是在有限的物理内存空间中，将进程所需的页面加载到内存中，并根据一定的策略替换掉不再被使用的页面，以提高内存利用率和系统性能。

在本次实践报告中，我将重点介绍三种常见的页面置换算法：先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）和最不经常使用（LFU）。

先进先出（FIFO）算法是最简单的页面置换算法之一。

它根据页面进入内存的先后顺序进行页面置换。

当一个页面需要被替换时，选择最早进入内存的页面进行替换。

虽然FIFO算法的实现简单，但它无法很好地反映页面的使用频率和重要性，容易发生“缺页率抖动”的问题。

缺页率抖动指的是在某些场景下，缺页率会频繁地快速上升，然后又快速下降。

最近最久未使用（LRU）算法是一种基于页面历史访问记录的页面置换算法。

它认为最近被访问过的页面是最有可能在未来被访问的，因此选择最近最久未使用的页面进行替换。

LRU算法可以较为准确地反映页面的使用频率，避免了FIFO算法的缺点。

但由于需要记录页面的访问历史，因此实现相对复杂，需要额外的开销。

最不经常使用（LFU）算法是一种基于页面使用频率的页面置换算法。

它认为使用频率最低的页面是最不重要的，因此选择最不经常使用的页面进行替换。

LFU算法可以较好地反映页面的使用频率，对于一些热点页面和冷门页面的处理较为准确。

但由于需要记录页面的使用次数，因此实现相对复杂，需要额外的开销。

根据实际情况选择合适的页面置换算法对于系统的性能影响非常重要。

一般来说，FIFO算法比较适用于缺页率较低的情况，而LRU算法则适用于需要较高精确度的场景，而LFU算法则适用于需要特别关注页面使用频率的场景。

在实践中，我们可以使用模拟算法来进行页面置换算法的实验。

通过构造不同的页面访问序列，我们可以测试不同算法的效果并进行比较。

在实验过程中，我们可以观察不同算法的缺页率、替换次数、访问延迟等指标，以评估算法的性能。

操作系统实验(四)实验报告--虚拟内存

操作系统实验(四)实验报告--虚拟内存操作系统实验（四）虚拟内存1、实验题目页面置换算法模拟——OPT、FIFO和LRU算法2、实验目的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，如最佳（Optimal）置换算法、先进先出（Fisrt In First Out）置换算法和最近最久未使用（Least Recently Used）置换算法3、实验内容1）OPT算法：需要发生页面置换时，算法总是选择在将来最不可能访问的页面进行置换。

2）FIFO算法：算法总是选择在队列中等待时间最长的页面进行置换。

3）LRU算法：如果某一个页面被访问了，它很可能还要被访问；相反，如果它长时间不被访问，那么，在最近未来是不大可能被访问的。

4、程序代码#include<iostream>#include <cstdlib>#include <time.h>#include <cstdio>#define L 30///页面走向长度最大为30using namespace std;int M=4; ///内存块struct P///定义一个结构体{int num,time;}p[30];int Input(int m,P p[L])///打印页面走向状态{m=30;int i,j;j=time(NULL);///取时钟时间srand(j);///以时钟时间x为种子，初始化随机数发生器cout<<"页面走向: ";for(i=0; i<m; i++){p[i].num=rand( )%10;///产生1到10之间的随即数放到数组p中p[i].time=0;cout<<p[i].num<<" ";}cout<<endl;return m;}void print(P *page1)///打印当前的页面{P *page=new P[M];page=page1;for(int i=0; i<M; i++)cout<<page[i].num<<" ";cout<<endl;}int Search(int e,P *page1 )///寻找内存块中与e相同的块号{P *page=new P[M];page=page1;for(int i=0; i<M; i++)if(e==page[i].num)return i; ///返回i值return -1;}int Max(P *page1)///寻找最近最长未使用的页面用于OPT算法{P *page=new P[M];page=page1;int e=page[0].time,i=0;while(i<M) ///找出离现在时间最长的页面{if(e<page[i].time) e=page[i].time;i++;}for( i=0; i<M; i++)if(e==page[i].time)return i; ///找到离现在时间最长的页面返回其块号return -1;}int Count(P *page1,int i,int t,P p[L])///记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度用于OPT算法{P *page=new P[M];page=page1;int count=0;for(int j=i; j<L; j++){if(page[t].num==p[j].num )break;///当前页面再次被访问时循环结束else count++;///否则count+1}return count;///返回count的值}int main(){int c=1;int m=0,t=0;float n=0;///缺页次数m=Input(m,p);///调用input函数，返回m值M=4;P *page=new P[M];///dowhile(c==1||c==2||c==3){int i=0;for(i=0; i<M; i++) ///初试化页面基本情况{page[i].num=0;page[i].time=m-1-i;}cout<<"1:FIFO页面置换"<<endl;cout<<"2:LRU页面置换"<<endl;cout<<"3:OPT页面置换"<<endl;cout<<"按其它键结束程序；"<<endl;cin>>c;if(c==1)///FIFO页面置换///FIFO();{n=0;cout<<" FIFO算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0) ///当前页面在内存中{cout<<p[i].num<<" "; ///输出当前页p[i].numcout<<" "<<endl;i++; ///i加1}else ///当前页不在内存中{if(t==M)t=0;else{n++; ///缺页次数加1page[t].num=p[i].num; ///把当前页面放入内存中cout<<p[i].num<<" ";print(page); ///打印当前页面t++; //下一个内存块i++; ///指向下一个页面}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" ="<<n/m<<endl;}if(c==2)///LRU页面置换,最近最久未使用{n=0;cout<<" LRU算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){int a;t=Search(p[i].num,page);if(t>=0)///如果已在内存块中{page[t].time=0;///把与它相同的内存块的时间置0for(a=0; a<M; a++)if(a!=t)page[a].time++;///其它的时间加1cout<<p[i].num<<" ";cout<<"不缺页"<<endl;}else ///如果不在内存块中{n++; ///缺页次数加1t=Max(page); ///返回最近最久未使用的块号赋值给tpage[t].num=p[i].num; ///进行替换page[t].time=0; ///替换后时间置为0cout<<p[i].num<<" ";print(page);for(a=0; a<M; a++)if(a!=t)page[a].time++; ///其它的时间加1}i++;}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" = "<<n/m<<endl;}if(c==3)///OPT页面置换{n=0;cout<<" OPT算法置换情况如下:"<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0)///如果已在内存块中{cout<<p[i].num<<" ";cout<<" "<<endl;i++;}else///如果不在内存块中{int a=0;for(t=0; t<M; t++)if(page[t].num==0)a++;///记录空的内存块数if(a!=0) ///有空内存块{int q=M;for(t=0; t<M; t++)if(page[t].num==0&&q>t)q=t;///把空内存块中块号最小的找出来page[q].num=p[i].num;///把缺页换过来n++; ///缺页次数加一cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}else{int temp=0,s;for(t=0; t<M; t++) ///寻找内存块中下次使用离现在最久的页面if(temp<Count(page,i,t,p)){temp=Count(page,i,t,p);s=t;}///把找到的块号赋给spage[s].num=p[i].num;n++;cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" = "<<n/m<<endl;}}///while(c==1||c==2||c==3);return 0;}5、心得体会通过该实验，是我对虚拟内存更加了解，对最佳置换算法、先进先出算法、最近最久算法更加了解。

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