操作系统页置换实验报告

实验四页置换

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、实验环境说明：

此实验在MacOS 10.9 的Xcode软件下编译运行。

三、实验内容：

写一个程序来实现本章中介绍的FIFO和LRU页置换算法。首先，产生一个随机的页面引用序列，页面数从0～9。将这个序列应用到每个算法并记录发生的页错误的次数。实现这个算法时，要将页帧的数量设置为可变（从1～7）。

假设使用请求调页。

四、程序设计说明：

1.全局变量：

定义bsize为页帧的数量，可以手动修改，初始值为4。

定义psize为进程请求次数，可以手动修改，初始值为16。

定义Page结构体，内含页面编号和调入时间。

2.初始化缓冲区和物理内存：

3.获得随机序列（0～9），共psize个数：

4.搜索空内存，便于页的调入：

5.搜索是否有相同的进程已在内存中，有则不缺页，不需要置换：

6.每次应用完一个算法后清空内存和缓冲区，便于其他算法的页置换：

7.FIFO算法：

FIFO页置换算法为每个页记录着该页调入内存的时间。当必须置换一页时，将选择最旧的页。FIFO算法性能并不总是很好，可能会有Belady 异常的出现。

8.获得置入时间最早的页面，用于FIFO算法：

9.判断页面是否相同：

10.LRU算法：

LRU页置换算法为每个页关联该页上次使用的时间。当必须置换一页时，LRU选择最长时间没有使用的页。这种策略为向后看最优页置换算法。

11.主目录：

12.主函数：

五、运行结果：

1.运行程序显示主目录界面：

2.选择操作1，生成psize（此处为16）个随机数（0～9）序列：

3.选择操作2，执行FIFO算法，并输出运行结果：

4.选择操作3，执行LRU算法，并输出运行结果：

5.选择操作4，输出end，结束程序：

六、不同页帧数比较：

1. 3 frames：

2. 4 frames：

3. 5 frames：

七、 源代码：

见pageReplacement.c 附件。

八、 实验心得：

本次实验相对比较简单，因为大体的算法上课时老师已讲得很明白，只是一些细节方面需要注意。比如FIFO 算法需要有一个参数来记录调入时间、LRU 算法需要参数不光记录调入时间，还有最近一次使用的时间等等。总体来说还算比较顺利的完成。在比较两种算法的时候，发现LRU 大多数情况下比FIFO 的缺页率小，相对比较稳定。并且在页帧数增大的时候，每一个算法相应的缺页率都有所降低。