FIFO缺页中断

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国家开放大学《操作系统》形考任务(应用题)参考答案

国家开放大学《操作系统》形考任务(应用题)参考答案

国家开放大学《操作系统》形考任务(应用题)参考答案1.用如图所示的进程状态转换图能够说明有关处理机管理的大量内容。

图进程状态转换图试回答:①什么事件引起每次显著的状态变迁?②下述状态变迁因果关系能否发生?为什么?参考答案:①就绪→运行:CPU空闲,就绪态进程被调度程序选中。

运行→就绪:正在运行的进程用完了本次分配给它的CPU时间片。

运行→阻塞:运行态进程因某种条件未满足而放弃对CPU的占用,如等待读文件。

阻塞→就绪:阻塞态进程所等待的事件发生了,例如读数据的操作完成。

②下述状态变迁:(A)2→1:可以。

运行进程用完了本次分配给它的时间片,让出CPU,从就绪队列中选一个进程投入运行。

(B)3→2:不可以。

任何时候一个进程只能处于一种状态,它既然由运行态变为阻塞态,就不能再由运行态变为就绪态。

(C)4→1:可以。

某一阻塞态进程等待的事件出现了,而且此时就绪队列为空,该进程进入就绪队列后马上又被调度运行。

2.系统中只有一台打印机,有三个用户的程序在执行过程中都要使用打印机输出计算结果。

设每个用户程序对应一个进程。

问:这三个进程间有什么样的制约关系?试用P、V操作写出这些进程使用打印机的算法。

参考答案:因为打印机是一种临界资源,所以这三个进程只能互斥使用这台打印机,即一个用户的计算结果打印完之后,另一个用户再打印。

设三个进程分别为A、B和C。

设一个互斥信号量mutex,其初值为1。

3.判断下列同步问题的算法是否正确?若有错,请指出错误原因并予以改正。

①设A,B两个进程共用一个缓冲区Q,A向Q写入信息,B从Q读出信息,算法框图如图左侧所示。

②设A,B为两个并发进程,它们共享一个临界资源。

其运行临界区的算法框图如图右侧所示。

参考答案:①这个算法不对。

因为A、B两个进程共用一个缓冲区Q,如果A先运行,且信息数量足够多,那么缓冲区Q中的信息就会发生后面的冲掉前面的,造成信息丢失,B就不能从Q中读出完整的信息。

改正:A、B两进程要同步使用缓冲区Q。

页式虚拟存储管理FIFO、LRU和OPT页面置换算法

页式虚拟存储管理FIFO、LRU和OPT页面置换算法

目录1 需求分析 (2)1.1 目的和要求 (2)1.2 研究内容 (2)2 概要设计 (2)2.1 FIFO算法 (3)2.2 LRU算法 (3)2.3 OPT算法 (3)2.4 输入新的页面引用串 (3)3 详细设计 (4)3.1 FIFO(先进先出)页面置换算法: (4)3.2 LRU(最近最久未使用)置换算法: (4)3.3 OPT(最优页)置换算法 (4)4 测试 (5)5 运行结果 (5)6 课程设计总结 (9)7 参考文献 (10)8 附录:源程序清单 (10)1 需求分析1.1 目的和要求在熟练掌握计算机虚拟存储技术的原理的基础上,利用一种程序设计语言模拟实现几种置换算法,一方面加深对原理的理解,另一方面提高学生通过编程根据已有原理解决实际问题的能力,为学生将来进行系统软件开发和针对实际问题提出高效的软件解决方案打下基础。

1.2 研究内容模拟实现页式虚拟存储管理的三种页面置换算法(FIFO(先进先出)、LRU (最近最久未使用)和OPT(最长时间不使用)),并通过比较性能得出结论。

前提:(1)页面分配采用固定分配局部置换。

(2)作业的页面走向和分得的物理块数预先指定。

可以从键盘输入也可以从文件读入。

(3)置换算法的置换过程输出可以在显示器上也可以存放在文件中,但必须清晰可读,便于检验。

2 概要设计本程序主要划分为4个功能模块,分别是应用FIFO算法、应用LRU算法、应用OPT算法和页面引用串的插入。

1.1各模块之间的结构图2.1 FIFO 算法该模块的主要功能是对相应页面引用串进行处理,输出经过FIFO 算法处理之后的结果。

2.2 LRU 算法该模块的主要功功能是对相应的页面引用串进行处理,输出经过LRU 算法处理之后的结果。

2.3 OPT 算法该模块的主要功功能是对相应的页面引用串进行处理,输出经过OPT 算法处理之后的结果。

2.4 输入新的页面引用串该模块的主要功能是用户自己输入新的页面引用串,系统默认的字符串是0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,用户可以自定义全新的20个数字页面引用串。

缺页中断的处理流程

缺页中断的处理流程

缺页中断的处理流程
一、缺页中断的检测阶段
1.检测缺页中断
(1)CPU访问内存发现缺页
(2)操作系统接收到缺页异常信号
2.确认缺页类型
(1)缺页是否为无效页
(2)缺页是否为合法但不在内存中的页
二、缺页中断的处理阶段
1.选择缺页置换算法
(1)FIFO算法
(2)最近最久未使用算法(LRU)
2.确定置换页
(1)选择待替换的页
(2)检查待替换页的修改位
3.选择加载页
(1)确定需加载的页
(2)从磁盘读取页到内存
三、缺页中断的恢复阶段
1.更新页表
(1)将新加载的页添加到页表
(2)更新页表中的相关信息
2.恢复进程执行
(1)恢复进程执行的指令
(2)将控制权返回给用户程序
四、缺页中断的优化阶段
1.页面预调度
(1)提前将可能被访问的页面加载到内存(2)减少缺页中断的发生频率
2.页面置换算法优化
(1)评估不同置换算法的性能
(2)根据系统负载动态调整置换算法。

最佳页面置换算法

最佳页面置换算法

最佳页面置换算法(Optimal)(非常专业)评价一个算法的优劣,可通过在一个特定的存储访问序列(页面走向)上运行它,并计算缺页数量来实现。

1 先入先出法(FIFO)最简单的页面置换算法是先入先出(FIFO)法。

这种算法的实质是,总是选择在主存中停留时间最长(即最老)的一页置换,即先进入内存的页,先退出内存。

理由是:最早调入内存的页,其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。

建立一个FIFO队列,收容所有在内存中的页。

被置换页面总是在队列头上进行。

当一个页面被放入内存时,就把它插在队尾上。

这种算法只是在按线性顺序访问地址空间时才是理想的,否则效率不高。

因为那些常被访问的页,往往在主存中也停留得最久,结果它们因变“老”而不得不被置换出去。

FIFO的另一个缺点是,它有一种异常现象,即在增加存储块的情况下,反而使缺页中断率增加了。

当然,导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。

现在来看下4块的情况:0 1 2 3 2 1 3 2 5 2 3 6 2 1 4 2【解答】刚开始内存并没有这个作业,所以发生缺页中断一次。

作业的0号页进入内存。

(1次缺页中断)而页1又不在内存,又发生缺页中断一次。

作业页1进入内存。

(2次缺页中断) 页2不在内存,发生缺页中断。

页2进入内存。

(3次缺页中断)页3不在内存,发生缺页中断。

页3进入内存。

(4次缺页中断)接下来调入页2,页1,页3,页2。

由于都在内存中,并不发生缺页中断。

页5不在内存,发生缺页中断。

页5进入内存,页5置换页0。

(5次缺页中断) 接下来调入页2,页3。

由于都在内存中,并不发生缺页中断。

页6不在内存,发生缺页中断。

页6进入内存。

页6置换页1。

(6次缺页中断) 页2在内存,不发生缺页中断。

页1不在内存(在发生第6次缺页中断时被置换了),发生缺页中断。

页1进入内存,页2被置换。

(7次缺页中断)页4置换页3,页4进入内存。

(8次缺页中断)现在调入页2,但页2在发生第7次缺页中断时被置换掉了。

缺页中断算法实验报告

缺页中断算法实验报告

一、实验目的1. 理解缺页中断的概念及其在操作系统中的作用。

2. 掌握常见的页面置换算法,如先进先出(FIFO)、最近最少使用(LRU)等。

3. 通过模拟实验,验证不同页面置换算法对缺页中断次数的影响。

4. 深入了解页式虚拟存储管理中地址转换的过程。

二、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编程语言:C/C++3. 实验工具:Visual Studio三、实验内容1. 模拟缺页中断的产生2. 实现不同的页面置换算法3. 分析页面置换算法对缺页中断次数的影响4. 模拟地址转换过程四、实验步骤1. 模拟缺页中断的产生(1)定义一个模拟指令序列,包含多个页面号。

(2)创建一个模拟的页表,用于记录每个页面是否在内存中。

(3)根据指令序列,遍历页表,判断访问的页面是否在内存中。

(4)如果页面不在内存中,则产生缺页中断。

2. 实现不同的页面置换算法(1)先进先出(FIFO)算法:- 定义一个队列,用于存储内存中的页面号。

- 当发生缺页中断时,将新页面号入队,同时判断队列长度是否超过内存块数。

- 如果队列长度超过内存块数,则将队首元素出队,模拟页面置换过程。

(2)最近最少使用(LRU)算法:- 定义一个链表,用于存储内存中的页面号。

- 当发生缺页中断时,将新页面号插入链表尾部。

- 如果链表长度超过内存块数,则从链表头部删除元素,模拟页面置换过程。

3. 分析页面置换算法对缺页中断次数的影响(1)定义一个变量,用于记录缺页中断次数。

(2)遍历模拟指令序列,根据不同的页面置换算法处理缺页中断。

(3)统计不同算法下的缺页中断次数,并进行比较。

4. 模拟地址转换过程(1)根据指令中的逻辑地址,计算页号和偏移量。

(2)根据页号,查找页表,判断页面是否在内存中。

(3)如果页面在内存中,则根据偏移量计算物理地址。

(4)如果页面不在内存中,则产生缺页中断。

五、实验结果与分析1. 模拟缺页中断的产生通过模拟指令序列,成功产生了缺页中断。

操作系统习题及答案

操作系统习题及答案

CH4 应用题参考答案1 在一个请求分页虚拟存储管理系统中,一个程序运行的页面走向是:1 、2 、3 、4 、2 、1 、5 、6 、2 、1 、2 、3 、7 、6 、3 、2 、1 、2 、3 、6 。

分别用FIFO 、OPT 和LRU 算法,对分配给程序3 个页框、4 个页框、5 个页框和6 个页框的情况下,分别求出缺页中断次数和缺页中断率。

答:只要把表中缺页中断次数除以20,便得到缺页中断率。

2 在一个请求分页虚拟存储管理系统中,一个作业共有5 页,执行时其访问页面次序为:( 1 ) 1 、4 、3 、1 、2 、5 、1 、4 、2 、1 、4 、5( 2 ) 3 、2 、1 、4 、4 、5 、5 、3 、4、3、2、1、5若分配给该作业三个页框,分别采用FIFO和LRU 面替换算法,求出各自的缺页中断次数和缺页中断率。

答:( 1 )采用FIFO 为9 次,9 / 12 = 75 %。

采用LRU 为8 次,8 / 12 = 67 %。

( 2 )采用FIFO 和LRU 均为9 次,9 / 13 = 69 %。

3 一个页式存储管理系统使用FIFO 、OPT 和LRU 页面替换算法,如果一个作业的页面走向为:( l ) 2 、3 、2 、l 、5 、2 、4 、5 、3 、2 、5 、2 。

( 2 ) 4 、3 、2 、l 、4 、3 、5 、4 、3 、2 、l 、5 。

( 3 ) 1 、2 、3 、4 、1 、2 、5 、l 、2 、3 、4 、5 。

当分配给该作业的物理块数分别为3 和4 时,试计算访问过程中发生的缺页中断次数和缺页中断率。

答:( l )作业的物理块数为3 块,使用FIFO 为9 次,9 / 12 = 75 %。

使用LRU 为7 次,7 / 12 = 58 %。

使用OPT 为6 次,6 / 12 = = 50 %。

作业的物理块数为4 块,使用FIFO 为6 次,6 / 12 = 50 %。

操作系统实验六-虚拟存储器实验报告

操作系统实验六-虚拟存储器实验报告

实验六虚拟存储器一、实验内容模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断,以及选择页面调度算法处理缺页中断。

二、实验目的在计算机系统中,为了提高主存利用率,往往把辅助存储器(如磁盘)作为主存储器的扩充,使多道运行的作业的全部逻辑地址空间总和可以超出主存的绝对地址空间。

用这种办法扩充的主存储器称为虚拟存储器。

通过本实验帮助同学理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器。

三、实验题目本实验有三道题目,其中第一题必做,第二,三题中可任选一个。

第一题:模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。

[提示](1)分页式虚拟存储系统是把作业信息的副本存放在磁盘上,当作业被选中时,可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。

为此,在为作业建立页表时,应说明哪些页已在主存,哪些页尚未装入主存,页表的格式为:其中,标志----用来表示对应页是否已经装入主存,标志位=1,则表示该页已经在主存,标志位=0,则表示该页尚未装入主存。

主存块号----用来表示已经装入主存的页所占的块号。

在磁盘上的位置----用来指出作业副本的每一页被存放在磁盘上的位置。

(2)作业执行时,指令中的逻辑地址指出了参加运算的操作存放的页号和单元号,硬件的地址转换机构按页号查页表,若该页对应标志为“1”,则表示该页已在主存,这时根据关系式:绝对地址=块号×块长+单元号计算出欲访问的主存单元地址。

如果块长为2的幂次,则可把块号作为高地址部分,把单元号作为低地址部分,两者拼接而成绝对地址。

若访问的页对应标志为“0”,则表示该页不在主存,这时硬件发“缺页中断”信号,有操作系统按该页在磁盘上的位置,把该页信息从磁盘读出装入主存后再重新执行这条指令。

(3)设计一个“地址转换”程序来模拟硬件的地址转换工作。

当访问的页在主存时,则形成绝对地址,但不去模拟指令的执行,而用输出转换后的地址来代替一条指令的执行。

当访问的页不在主存时,则输出“* 该页页号”,表示产生了一次缺页中断。

对用LRU和FIFO算法计算“缺页中断”的理解

对用LRU和FIFO算法计算“缺页中断”的理解

对⽤LRU和FIFO算法计算“缺页中断”的理解输⼊缺页次数页⾯流:0 1 2 3 2 1 3 2 5 2 3 6 2 1 4 2 FIFO分析:012發別調⼊內存,則內存:012(3次缺⾴)調⼊3逃汰最先進⼊的0,則內存:123(4次缺⾴)調⼊2來命中,則內存:123(內存中有2不缺⾴)調⼊1來命中,則內存:123(內存中有1不缺⾴)調⼊3來命中,則內存:123(內存中有3不缺⾴)調⼊5逃汰最先進⼊的1,則內存:235(5次缺⾴)2,3別別命中,則內存:235調⼊6逃汰最先進⼊的,則內存:356(6次缺⾴)調⼊2逃汰最先進⼊的,則內存:562(7次缺⾴)調⼊1逃汰最先進⼊的,則內存:621(8次缺⾴)最后2命中,所以缺页8次=============================在LRU算法中,最近最少使⽤的页⾯被先换出输⼊:7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0写出LRU算法实现页⾯更换,并给出缺页次数.(设在内存中占四个页架)分析:1题⽬给了访问串7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 02题⽬给了内存中占四个页架3题⽬给了⽤LRU算法来实现。

要求:画出算法实现。

LRU给出⾏ 7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0头-----> 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 01 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 70 1 2 2 3 0 4 2 2 0 3 3 1 2 0 1底-----> 7 7 1 1 2 3 0 4 4 4 0 0 3 3 2 2淘汰出内存的页⾯: 7 1 4 3整个的表格是怎么来的呢?请注意:题⽬给了7, 写7;题⽬给了0,写0, 7下⼀格;题⽬给了1, 写1,0下⼀格;题⽬给了2, 写2,1下⼀格;注意:已经四个了从上到下是:2107达到了2的要求:内存中占四个页架。

缺页中断及页面置换算法

缺页中断及页面置换算法

缺页中断及页⾯置换算法1. 缺页中断 在请求分页系统中,可以通过查询页表中的状态位来确定所要访问的页⾯是否存在于内存中。

每当所要访问的页⾯不在内存时,会产⽣⼀次缺页中断,此时操作系统会根据页表中的外存地址在外存中找到所缺的⼀页,将其调⼊内存。

缺页本⾝是⼀种中断,与⼀般的中断⼀样,需要经过4个处理步骤: 1. 保护CPU现场 2. 分析中断原因 3. 转⼊缺页中断处理程序进⾏处理 4. 恢复CPU现场,继续执⾏ 但是缺页中断时由于所要访问的页⾯不存在与内存时,有硬件所产⽣的⼀种特殊的中断,因此,与⼀般的中断存在区别: 1. 在指令执⾏期间产⽣和处理缺页中断信号 2. ⼀条指令在执⾏期间,可能产⽣多次缺页中断 3. 缺页中断返回时,执⾏产⽣中断的那⼀条指令,⽽⼀般的中断返回时,执⾏下⼀条指令2. 页⾯置换算法 进程运⾏过程中,如果发⽣缺页中断,⽽此时内存中有没有空闲的物理块是,为了能够把所缺的页⾯装⼊内存,系统必须从内存中选择⼀页调出到磁盘的对换区。

但此时应该把那个页⾯换出,则需要根据⼀定的页⾯置换算法(Page Replacement Algorithm)来确定。

2.1 最佳置换(Optimal, OPT)2.1.1 基本思想 置换以后不再被访问,或者在将来最迟才回被访问的页⾯,缺页中断率最低。

但是该算法需要依据以后各业的使⽤情况,⽽当⼀个进程还未运⾏完成是,很难估计哪⼀个页⾯是以后不再使⽤或在最长时间以后才会⽤到的页⾯。

所以该算法是不能实现的。

但该算法仍然有意义,作为很亮其他算法优劣的⼀个标准。

2.1.2 算例 采⽤固定分配局部置换的策略,嘉定系统为某进程在内存中分配了3个物理块,页⾯访问顺序为2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2。

假定系统未采⽤预调页策略,即未事先调⼊任何页⾯。

进程运⾏时,⼀次将2、3、1三个页⾯调⼊内存,发⽣3次缺页中断。

当第⼀次访问页⾯5时,产⽣第4次缺页中断,根据OPT算法,淘汰页⾯1,因为它在以后不会在使⽤了;第5次缺页中断时,淘汰页⾯2,因为它在5、3、2三个页⾯中,是在将来最迟才会被页⾯访问的页⾯。

用先进先出(FIFO)页面调度算法处理缺页中断

用先进先出(FIFO)页面调度算法处理缺页中断

//页面调度算法(FIFO)#include<stdio.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define MAX 7 // 页的最大数#define IN 4 // 在主存中的页数#define count 13 // 指令数量int P[IN]; // 表示已在主存中的页面int k; // 表示P数组中最先进入内存的页的位置typedef struct{int num; // 页号bool pre; // 标志int random; // 主存块号bool revise; // 修改标志int location; // 在磁盘上的位置}Page_Item;Page_Item Page_Record[MAX];// 指令数据结构typedef struct{char oper; // 操作符int Page_Num; // 页号int Unit_Num; // 单元号}Instruction;Instruction IC[count];// 初始化指令和页表void Init(){k=0; // 指向最先进入内存的页// 初始化页表Page_Record[0].num=0;Page_Record[0].pre=TRUE;Page_Record[0].random=5;Page_Record[0].revise=FALSE;Page_Record[0].location=011;Page_Record[1].num=1;Page_Record[1].pre=TRUE;Page_Record[1].random=8;Page_Record[1].revise=FALSE;Page_Record[1].location=012; Page_Record[2].num=2;Page_Record[2].pre=TRUE; Page_Record[2].random=9; Page_Record[2].revise=FALSE; Page_Record[2].location=013;Page_Record[3].num=3;Page_Record[3].pre=TRUE; Page_Record[3].random=1; Page_Record[3].revise=FALSE; Page_Record[3].location=021;Page_Record[4].num=4;Page_Record[4].pre=FALSE; Page_Record[4].random=0; Page_Record[4].revise=FALSE; Page_Record[4].location=022;Page_Record[5].num=5;Page_Record[5].pre=FALSE; Page_Record[5].random=0; Page_Record[5].revise=FALSE; Page_Record[5].location=023;Page_Record[6].num=6;Page_Record[6].pre=FALSE; Page_Record[6].random=0; Page_Record[6].revise=FALSE; Page_Record[6].location=121;// 初始化指令序列IC[0].oper='+';IC[0].Page_Num=0;IC[0].Unit_Num=70;IC[1].oper='+';IC[1].Page_Num=1;IC[1].Unit_Num=50;IC[2].oper='*';IC[2].Page_Num=2;IC[2].Unit_Num=15;IC[3].oper='w';IC[3].Page_Num=3;IC[3].Unit_Num=21;IC[4].oper='r';IC[4].Page_Num=0;IC[4].Unit_Num=56;IC[5].oper='-';IC[5].Page_Num=6;IC[5].Unit_Num=40;IC[6].oper='>';IC[6].Page_Num=4;IC[6].Unit_Num=53;IC[7].oper='+';IC[7].Page_Num=5;IC[7].Unit_Num=23;IC[8].oper='w';IC[8].Page_Num=1;IC[8].Unit_Num=37;IC[9].oper='r';IC[9].Page_Num=2;IC[9].Unit_Num=78;IC[10].oper='+';IC[10].Page_Num=4;IC[10].Unit_Num=1;IC[11].oper='r';IC[11].Page_Num=6;IC[11].Unit_Num=84;IC[12].oper='#';IC[12].Page_Num=0;IC[12].Unit_Num=0;}// 根据FIFO算法替换页,所需要的参数是被调入页的页结构体void replace(Page_Item page){// 被替换的页已经修改了if(TRUE==Page_Record[P[k]].revise){// 修改被调出页的存在标志Page_Record[P[k]].pre=FALSE;// 修改被调出页的修改标志Page_Record[P[k]].revise=FALSE;printf("调出%d页\n",P[k]);}// 将调入页的存在标志修改为TRUEpage.pre=TRUE;// 将被调出页的主存块号赋给调入页的主存块号page.random=Page_Record[P[k]].random;// 将调入页的页号赋给P[k]P[k]=page.num;printf("调入%d页\n",page.num);// 修改k指针k=(k+1)%IN;}// 指令执行过程void excute(){int i=0; // 指向当前正在执行的指令while('#'!=IC[i].oper){printf("执行%c指令,需%d页\n",IC[i].oper,IC[i].Page_Num);// 若正在执行的指令所需的页不在内存中if(FALSE==Page_Record[IC[i].Page_Num].pre){printf("该页不在内存中,请求调入.........\n");// 调用替换函数,调入所需的页replace(Page_Record[IC[i].Page_Num]);}// 修改指令对该页的操作if('+'==IC[i].oper||'*'==IC[i].oper||'-'==IC[i].oper||'>'==IC[i].oper){printf("%c指令修改了%d页\n",IC[i].oper,IC[i].Page_Num);// 修改该页的修改标志Page_Record[IC[i].Page_Num].revise=TRUE;}i++; // 指向下一条指令}for(i=0;i<IN;i++){if(TRUE==Page_Record[P[i]].revise){printf("%d页写回外存!\n",P[i]);}}}void main(){Init();excute();}。

clock页面置换算法例题详解

clock页面置换算法例题详解

clock页面置换算法例题详解Clock页面置换算法(也称为时钟置换算法或FIFO算法)是一种简单的页面置换算法,它总是选择当前最久未使用的页面进行置换。

下面是一个关于Clock页面置换算法的例题详解:假设有一个程序需要使用6个页面,分别为A、B、C、D、E和F,而且它需要使用4个内存块(也可以说是4个页面框)。

让我们跟随程序的执行,看看这个程序使用Clock页面置换算法时会发生什么。

1、初始状态:程序开始执行时,内存中没有任何页面。

2、第一次缺页中断:程序需要访问页面A,但内存中没有该页面。

于是,发生一次缺页中断。

现在内存中只有一个空闲的内存块,所以可以将页面A加载到内存中。

3、第二次缺页中断:程序需要访问页面B,但内存中没有该页面。

同样地,发生一次缺页中断。

此时内存中仍然只有一个空闲的内存块,所以可以将页面B加载到内存中。

4、第三次缺页中断:程序需要访问页面C,但内存中没有该页面。

再次发生一次缺页中断。

此时内存中仍然只有两个空闲的内存块,所以可以将页面C加载到内存中。

5、第四次缺页中断:程序需要访问页面D,但内存中没有该页面。

再次发生一次缺页中断。

此时内存中仍然只有三个空闲的内存块,所以可以将页面D加载到内存中。

6、第五次缺页中断:程序需要访问页面E,但内存中没有该页面。

再次发生一次缺页中断。

此时内存中仍然只有四个空闲的内存块,所以可以将页面E加载到内存中。

7、第六次缺页中断:程序需要访问页面F,但内存中没有该页面。

再次发生一次缺页中断。

此时内存中已经满了,不能再加载任何页面了。

此时需要使用Clock页面置换算法来决定哪个页面应该被置换出去。

在这个例子中,我们假设Clock页面置换算法的参数是k=2(即每次只淘汰两个最近最少使用的页面之一)。

首先,我们需要找到当前最久未使用的两个页面。

根据算法的规则,总是选择当前最久未使用的页面进行置换。

在这个例子中,我们可以选择A和B作为最久未使用的两个页面之一。

操作系统——模拟页面置换算法(FIFO——先入先出、LRU——最近最少使用、LFU——最近。。。

操作系统——模拟页面置换算法(FIFO——先入先出、LRU——最近最少使用、LFU——最近。。。

操作系统——模拟页⾯置换算法(FIFO——先⼊先出、LRU——最近最少使⽤、LFU——最近。

操作系统——模拟页⾯置换算法(FIFO——先⼊先出、LRU——最近最少使⽤、LFU——最近最不常使⽤),计算置换率(包含程序框图)导语:1. FIFO页⾯置换算法:最简单的页⾯置换算法。

这种算法的基本思想是:当需要淘汰⼀个页⾯时,总是选择驻留主存时间最长的页⾯进⾏淘汰,即先进⼊主存的页⾯先淘汰。

(看时间)2. LRU页⾯置换算法:最近最少使⽤,简单来说就是将数据块中,每次使⽤过的数据放在数据块的最前端,然后将存在的时间最长的,也就是数据块的末端的数据置换掉。

(看时间)3. LFU页⾯置换算法:近期最少使⽤算法,选择近期最少访问的页⾯作为被替换的页⾯,如果⼀个数据在最近⼀段时间内使⽤次数很少,那么在将来⼀段时间内被使⽤的可能性也很⼩。

(看次数)4. 置换率与与缺页率不同。

置换率⽤置换次数算,缺页率⽤缺页中断次数算。

FIFO页⾯置换算法:Linux效果图(采⽤UOS + VScode + g++)程序框图C++代码(FIFO):#include<iostream>using namespace std;static int mnum;//物理块数static int pnum;//页⾯⾛向static int count=0;//页⾯置换次数static int *analogblock;//模拟物理块static int *block;//物理块static int *process;//随机页⾯访问序列int judge(int a[],int n,int x) //判断数组中是否已有x,若有返回其下标值,没有则返回-1 {int i;for (i=0;i<n;i++)if(x==a[i])return i;return -1;}void replace(int y,int mnum,int x)//⽤于物理块页⾯置换,y是⽤来置换的页⾯,x是被置换的页⾯ {int i;for (i=0;i<mnum;i++)if(x==block[i])block[i]=y;}int main() {int i;int maxanalogblock=-1;//模仿队列的定义int x;cout<<"请输⼊页框⼤⼩物理块数:\n";cin>>mnum;if(mnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩!"<<endl;return 0;}cout<<"⾃动⽣成的内存块需求序列个数:\n";cin>>pnum;if(pnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩!"<<endl;return 0;}analogblock=new int[mnum];block=new int[mnum];process=new int[pnum];for (i=0;i<mnum;i++) analogblock[i]=-1;for (i=0;i<mnum;i++) block[i]=-1;///////////////////////随机产⽣页⾯⾛向序列cout<<"产⽣随机序列如下:\n";srand( (unsigned)time( NULL ) );//以time函数值(即当前时间)作为种⼦数,保证两次产⽣序列的随机性for (i=0; i<pnum; i++) {process[i] = rand()%10;cout<<process[i]<<" ";}cout<<endl;//////////////////////cout<<"先进先出(FIFO)页⾯置换算法,结果: \n\n";//////////////////////for (x=0;x<pnum;x++) //⾃动读数 {//读⼀个序列号,输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i]!=-1)cout<<analogblock[i]<<" ";}//////////////////////////maxanalogblock++;//读数后maxanalogblock⾃动+1if(maxanalogblock<mnum) //若在物理块范围内 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {analogblock[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊block[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断调⼊页⾯"<<process[x]<<endl;} else //若数组中存在待插⼊元素 {maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素,回滚maxanalogblock值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 已存在直接访问"<<endl;}} else //超过物理块数的元素 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {//队列法插⼊(尾部元素出,新元素从头部⼊)cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断页⾯"<<process[x]<<"置换出页⾯"<<analogblock[0]<<endl; replace(process[x],mnum,analogblock[0]);//置换物理块中页⾯for (i=0;i<mnum-1;i++)LRU 页⾯置换算法:Linux 效果图(采⽤UOS + VScode + g++)程序框图C++代码(LRU): analogblock[i]=analogblock[i+1];analogblock[mnum-1]=process[x];//////////////////maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素,回滚maxanalogblock 值count++;} else //若数组中存在待插⼊元素 {maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素,回滚maxanalogblock 值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 已存在 直接访问"<<endl;}}}//读⼀个序列号,输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1) cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i]!=-1)cout<<analogblock[i]<<" ";}cout<<endl<<"页⾯换算次数为:"<<count<<endl;cout<<"置换率为:"<<(float)count/pnum<<endl;return 0;}//g++ test71.cpp -o test71 -lpthread&&./test71#include<iostream>using namespace std;static int mnum;//物理块数static int pnum;//页⾯⾛向static int count=0;//页⾯置换次数static int *analogblock;//模拟物理块static int *block;//物理块static int *process;//随机页⾯访问序列int judge(int a[],int n,int x) //判断数组中是否已有x ,若有返回其下标值,没有则返回-1 {int i;for (i=0;i<n;i++)if(x==a[i])return i;return -1;}void replace(int y,int mnum,int x)//⽤于物理块页⾯置换,y是⽤来置换的页⾯,x是被置换的页⾯ { int i;for (i=0;i<mnum;i++)if(x==block[i])block[i]=y;}void move(int a[],int n,int i) //移动下标为i的元素到尾部 {int j;int m=a[i];for (j=i;j<n-1;j++)a[j]=a[j+1];a[n-1]=m;}int main() {int i;int maxanalogblock=-1;//模仿栈的定义int x;cout<<"请输⼊页框⼤⼩物理块数:\n";cin>>mnum;if(mnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩!"<<endl;return 0;}cout<<"⾃动⽣成的内存块需求序列个数:\n";cin>>pnum;if(pnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩!"<<endl;return 0;}analogblock=new int[mnum];block=new int[mnum];process=new int[pnum];for (i=0;i<mnum;i++) analogblock[i]=-1;///////////////////////随机产⽣页⾯⾛向序列cout<<"产⽣随机序列如下:\n";srand( (unsigned)time( NULL ) );//以time函数值(即当前时间)作为种⼦数,保证两次产⽣序列的随机性for (i=0; i<pnum; i++) {process[i] = rand()%10;cout<<process[i]<<" ";}cout<<endl;//////////////////////cout<<"最近最少使⽤(LRU)页⾯置换算法,结果: \n\n";//////////////////////for (x=0;x<pnum;x++) //⾃动读数 {//读⼀个序列号,输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i]!=-1)cout<<analogblock[i]<<" ";}//////////////////////////maxanalogblock++;//读数后maxanalogblock⾃动+1LFU 页⾯置换算法:Linux 效果图(采⽤UOS + VScode + g++)程序框图 if(maxanalogblock<mnum) //若在物理块范围内 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {analogblock[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊block[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断 调⼊页⾯"<<process[x]<<endl;} else //若数组中存在待插⼊元素 {move(analogblock,maxanalogblock,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i 的元素到尾部maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素,回滚maxanalogblock 值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 已存在 直接访问"<<endl;}} else //超过物理块数的元素 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {//栈法插⼊(第⼀个元素出,后⾯元素前移,新元素从尾部⼊)cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断 页⾯"<<process[x]<<"置换出页⾯"<<analogblock[0]<<endl; replace(process[x],mnum,analogblock[0]);//物理块中页⾯置换for (i=0;i<mnum-1;i++)analogblock[i]=analogblock[i+1];analogblock[mnum-1]=process[x];//////////////////maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素,回滚maxanalogblock 值count++;} else //若数组中存在待插⼊元素 {move(analogblock,mnum,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i 的元素到尾部maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素,回滚maxanalogblock 值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 已存在 直接访问"<<endl;}}}//读⼀个序列号,输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i]!=-1)cout<<analogblock[i]<<" ";}cout<<endl<<"页⾯换算次数为:"<<count<<endl;cout<<"置换率为:"<<(float)count/pnum<<endl;return 0;}//g++ test72.cpp -o test72 -lpthread&&./test72C++代码(LFU):#include<iostream>using namespace std;static int mnum;//物理块数static int pnum;//页⾯⾛向static int count=0;//页⾯置换次数static int **analogblock;//模拟物理块static int *block;//物理块static int *process;//随机页⾯访问序列int judge(int *a[],int n,int x) //判断数组中是否已有x,若有返回其下标值,没有则返回-1 {int i;for (i=0;i<n;i++)if(x==a[i][0])return i;return -1;}void replace(int y,int mnum,int x)//⽤于物理块页⾯置换,y是⽤来置换的页⾯,x是被置换的页⾯ { int i;for (i=0;i<mnum;i++)if(x==block[i])block[i]=y;}void move(int *a[],int n,int i) //移动下标为i的元素,⽐较访问次数次多少进⾏前进 {int j;int m=a[i][0];int m2=a[i][1];for (j=i;j<n-1;j++) {if(m2>=a[j+1][1]) {a[j][0]=a[j+1][0];a[j][1]=a[j+1][1];a[j+1][0]=m;a[j+1][1]=m2;}}}int main() {int i;int maxanalogblock=-1;//模仿栈的定义int x;//动态数组初始化cout<<"请输⼊页框⼤⼩物理块数:\n";cin>>mnum;if(mnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩!"<<endl;return 0;}cout<<"⾃动⽣成的内存块需求序列个数:\n";cin>>pnum;if(pnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩!"<<endl;return 0;}analogblock=(int**) (new int[mnum]);block=new int[mnum];process=new int[pnum];for (i=0;i<mnum;i++) analogblock[i]=(int*) new int[2];//⽤于保存页⾯号和访问次数for (i = 0; i < mnum; i++) {analogblock[i][0]=-1;analogblock[i][1]=0;}///////////////////////随机产⽣页⾯⾛向序列cout<<"产⽣随机序列如下:\n";srand( (unsigned)time( NULL ) );//以time函数值(即当前时间)作为种⼦数,保证两次产⽣序列的随机性for (i=0; i<pnum; i++) {process[i] = rand()%10;cout<<process[i]<<" ";}cout<<endl;//////////////////////cout<<"最近最不常使⽤(LFU)页⾯置换算法,结果: \n\n";//////////////////////for (x=0;x<pnum;x++) //⾃动读数 {//读⼀个序列号,输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i][0]!=-1)cout<<analogblock[i][0]<<" ";//<<"访问次数"<<analogblock[i][1]<<" "}//////////////////////////maxanalogblock++;//读数后maxanalogblock⾃动+1if(maxanalogblock<mnum) //若在物理块范围内 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {analogblock[0][0]=process[x];//新元素从头部插⼊analogblock[0][1]=1;block[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊move(analogblock,mnum,0);//移动下标为i的元素到相同访问次数页⾯的顶部cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断调⼊页⾯"<<process[x]<<endl;} else //若数组中存在待插⼊元素 {// move(analogblock,maxanalogblock,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i的元素到尾部analogblock[judge(analogblock,mnum,process[x])][1]++;move(analogblock,mnum,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i的元素到相同访问次数页⾯的顶部maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素,回滚maxanalogblock值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 已存在直接访问"<<endl;}} else //超过物理块数的元素 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {//栈法插⼊(新元素从头部⼊,替换掉头部)cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断页⾯"<<process[x]<<"置换出页⾯"<<analogblock[0][0]<<endl; replace(process[x],mnum,analogblock[0][0]);//物理块中页⾯置换analogblock[0][0]=process[x];analogblock[0][1]=1;move(analogblock,mnum,0);//移动下标为i的元素相同访问次数页⾯的顶部//////////////////maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素,回滚maxanalogblock值count++;} else //若数组中存在待插⼊元素 {analogblock[judge(analogblock,mnum,process[x])][1]++;move(analogblock,mnum,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i的元素到相同访问次数页⾯的顶部maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素,回滚maxanalogblock值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问,页⾯"<<process[x]<<" 已存在直接访问"<<endl; }}}//读⼀个序列号,输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况:";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i][0]!=-1)cout<<analogblock[i][0]<<" ";}cout<<endl<<"页⾯换算次数为:"<<count<<endl;cout<<"置换率为:"<<(float)count/pnum<<endl;return 0;}//g++ test73.cpp -o test73 -lpthread&&./test73。

FIFO缺页中断

FIFO缺页中断
cout<<"输入页号为"<<i<<"所在内存的物理块号(预装入前四个页面):";
cin>>page[i].pnumber;
page[i].flag=1; //存在标志置1
}
}
//初始化FIFO的队列
head=0;
for(i=0; i=M-1; i++)
cout<<"此指令执行是否修改所在页面lnumber="<<lnumber<<"(y/n?)";
char change;
cin>>change;
if(tolower(change)=='y')
{
page[lnumber].write=1; //若页面要已修改,则将此页面修改位置1
main()
{
int laddress, paddress; //逻辑地址,物理地址
int lnumber, ad, pnumber; //页号,页内地址和物理块号
initial(); //手工初始化页表
print_page_and_fifoqueue(); //输出页表和FIFO队列
if(tolower(change)=='y')
{
//若指令执行完时修改了页面,则置write标志位位1
page[lnumber].write=1;
print_page_and_fifoqueue();
}
cout<<"********第一条指令执行完成(地址为0x0000)***********"<<endl;

FIFO页面调度算法处理缺页中断.

FIFO页面调度算法处理缺页中断.

计算机科学与技术系实验报告专业名称网络工程课程名称操作系统原理项目名称FIFO页面调度算法处理缺页中断班级 12网络工程(1)班学号 1204031030姓名方彬同组人员朱佳宝、王卫、凌含涛、胡星瑞实验日期 2014.12.02一、实验目的与要求:(1)熟悉、掌握先进先出FIFO算法,并实现用先进先出FIFO算法页面调度算法处理缺页中断.(2)理解基于先进先出FIFO的内存管理调度算法,更好的掌握算法的思想,结合实验理解算法更直观,深刻具体。

通过对先进先出FIFO的调度算法的模拟实验可以清楚的了解内存管理是如何调度的,以及加深对内存管理的了解。

二、实验内容1)任务分析:以无歧义的陈述说明实验任务,并明确规定:(a)输入的形式和输入值的范围;在输入文本框中输入,输入值的范围在0~6之间(b) 输出的形式;输出为缺页序列的表格(c) 程序所能达到的功能;输入页号,输出缺页序列,实现先进先出算法的模拟(d) 测试数据:包括正确的输入及其输出结果和错误的输入及其输出结果。

①输入值为空:②输入值越界:③正确的输入值:2)概要设计:说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。

本程序中定义了一个数组int[] mainstore = {3,2,1,0 };用于模拟主存存放页;此外还定义了一个数组int[] flag = {0,0,0,0,0,0,0 };用于表明页号的修改标志位,便于之后的操作。

该程序的只要流程如下:3)详细设计:实现概要设计中定义的所有数据类型,对每个操作只需要写出伪码算法;对主程序和其他模块也都需要写出伪码算法(伪码算法达到的详细程度建议为:按照伪码算法可以在计算机键盘直接输入高级程序设计语言程序);画出函数和过程的调用关系图。

using System;using System.Collections.Generic;using ponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading.Tasks;using System.Windows.Forms;using lru;using change;namespace 操作系统{public partial class Form1 : Form{public Form1(){InitializeComponent();}//定义一个窗口类,在类里面定义一个窗口int[] mainstore = {3,2,1,0 };//定义数组用于存放页int[] flag = {0,0,0,0,0,0,0 };//定义修改标志位的数组int blo = 0;//用来控制在表格的哪一列输出页号序列private void button1_Click(object sender, EventArgs e)//定义一个事件响应,即对输入进行操作{if (string.IsNullOrEmpty(txt.Text))MessageBox.Show("请输入页号!");else if (int.Parse(txt.Text) > 6 || int.Parse(txt.Text) < 0)MessageBox.Show("输入页号不合法,请重新输入!");//判断输入是否合法else{int page = int.Parse(txt.Text);int i=0;if (page != mainstore[0] && page != mainstore[1] && page != mainstore[2] && page != mainstore[3])//插入页内存中不存在,进行FIFO算法{int lll;lll = mainstore[0];if (flag[mainstore[0]] == 0)//修改标志位为0,直接覆盖{mainstore[0] = page;flag[lll] = 1;}Else//修改标志位为1,数组执行FIFO{for (i = 0; i < 3; i++)mainstore[i] = mainstore[i + 1];mainstore[3] = page;}MessageBox.Show("当前调走页号"+lll.ToString ()+"\n存入页号为"+page.ToString ());l0.Text = "0";l1.Text = "0";l2.Text = "0";l3.Text = "0";l4.Text = "0";l5.Text = "0";l6.Text = "0";//标志位初始化;for (int j = 0; j < 4; j++){if (mainstore[j] == 0)l0.Text = "1";if (mainstore[j] == 1)l1.Text = "1";if (mainstore[j] == 2)l2.Text = "1";if (mainstore[j] == 3)l3.Text = "1";if (mainstore[j] == 4)l4.Text = "1";if (mainstore[j] == 5)l5.Text = "1";if (mainstore[j] == 6)l6.Text = "1";}//根据插入页号,将标志位置1for (int k = 0;k < 7; k++){if (lll == 0)ll0.Text = "1";if (lll == 1)ll1.Text = "1";if (lll == 2)ll2.Text = "1";if (lll == 3)ll3.Text = "1";if (lll == 4)ll4.Text = "1";if (lll == 5)ll5.Text = "1";if (lll == 6)ll6.Text = "1";}//根据情况,将修改标志位置1}else{MessageBox.Show("该页已在主存中!" );}blo++;if(blo==1){txt10.Text = mainstore[0].ToString();txt11.Text = mainstore[1].ToString();txt12.Text = mainstore[2].ToString();txt13.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==2){txt20.Text = mainstore[0].ToString();txt21.Text = mainstore[1].ToString();txt22.Text = mainstore[2].ToString();txt23.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==3){txt30.Text = mainstore[0].ToString();txt31.Text = mainstore[1].ToString();txt32.Text = mainstore[2].ToString();txt33.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==4){txt40.Text = mainstore[0].ToString();txt41.Text = mainstore[1].ToString();txt42.Text = mainstore[2].ToString();txt43.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==5){txt50.Text = mainstore[0].ToString();txt51.Text = mainstore[1].ToString();txt52.Text = mainstore[2].ToString();txt53.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==6){txt60.Text = mainstore[0].ToString();txt61.Text = mainstore[1].ToString();txt62.Text = mainstore[2].ToString();txt63.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==7){txt70.Text = mainstore[0].ToString();txt71.Text = mainstore[1].ToString();txt72.Text = mainstore[2].ToString();txt73.Text = mainstore[3].ToString();}else if(blo==8){txt80.Text = mainstore[0].ToString();txt81.Text = mainstore[1].ToString();txt82.Text = mainstore[2].ToString();txt83.Text = mainstore[3].ToString();}//根据插入数量,决定在输出表的指定列输出}}private void 刷新ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e){Form1 the_new = new Form1();the_new.Show();}private void 退出ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e){this.Close();}4)调试分析:(a)调试过程中遇到哪些问题,是如何解决的;Q1:一开始的程序只能输入9个页号序列,超过之后就不能够再显示新的页号序列;(定义了一个变量BLO,用于记录输入页号数量,做求模运算mod 9,这样当超过九个之后又会从第一列开始覆盖)Q2:考虑到程序的用户友好性,增加了序列刷新功能,刷新输出区域;(定义了一个button,点击后将输出区域初始化)Q3:开始没有理解修改标志位的作用,所以功能没有实现;(经过与同学的讨论,定义了一个数组flag[],将页号作为flag[]的下标选择置1或置0)(b) 算法的时空分析:算法的时间复杂度和空间复杂度分析;5)测试结果:包括输入和输出,测试数据应该完整和严格。

缺页中断处理过程和页面置换算法

缺页中断处理过程和页面置换算法

缺页中断处理过程和页面置换算法是计算机内存管理中的重要概念。

缺页中断是指当程序访问的页面不在内存中时,产生的一种异常。

页面置换算法则是用于在内存中找不到空闲页面时,选择哪个页面将其移出内存,以便为新的页面腾出空间。

下面将详细介绍缺页中断处理过程和页面置换算法的原理及实现。

一、缺页中断处理过程当程序访问一个页面时,首先会检查页表,页表是一个记录了虚拟页号与物理页号映射的数据结构。

如果所要访问的页面在内存中,则直接使用;如果页面不在内存中,则会产生缺页中断。

缺页中断处理过程如下:1. 当发生缺页中断时,CPU会停止当前正在执行的指令,并将控制权交给操作系统。

2. 操作系统收到缺页中断请求后,会查找该页面在磁盘中的位置,并读取该页面数据到内存中。

3. 在内存中找到空闲的页面,将读取的页面数据写入该空闲页面。

4. 更新页表,将虚拟页号与物理页号的映射关系记录到页表中。

5. 重新启动CPU,继续执行之前被中断的指令。

二、页面置换算法当内存中没有空闲页面时,需要选择一个页面将其移出内存,为新的页面腾出空间。

页面置换算法就是用来确定哪个页面被替换的规则。

下面介绍几种常见的页面置换算法:1. 先进先出(FIFO)算法:FIFO算法选择最早进入内存的页面进行替换。

实现时可以使用一个队列来记录每个页面进入内存的时间,当需要替换页面时,选择队列头部的页面进行替换。

FIFO算法简单易实现,但性能较差,可能导致常用页面被频繁替换。

2. 最近最少用(LRU)算法:LRU算法选择最久未使用的页面进行替换。

实现时需要维护一个使用频率的链表,当发生缺页中断时,选择链表头部的页面进行替换。

LRU算法理论上较优,但实现复杂,需要维护链表和访问计数。

3. 最佳置换(OPT)算法:OPT算法选择未来最长时间内不再被访问的页面进行替换。

这是一个理想化的算法,实际中无法实现,但可以用来评估其他算法的性能。

4. 时钟(CLOCK)算法:CLOCK算法结合了FIFO算法和LRU算法的特点,选择距离当前时间最近且最久未使用的页面进行替换。

fifo页面淘汰算法总结(共5篇)

fifo页面淘汰算法总结(共5篇)

fifo页面淘汰算法总结第1篇假设虚拟内存的地址是16位,页面大小为1K,则进程的大小为 2 16 = 64 K B2^{16}=64KB 216=64KB分页个数 = 进程的大小页面的大小 = 逻辑地址表示的大小页面的大小 = 2 16 B 1 K B = 2 6 页分页个数=\frac{进程的大小}{页面的大小}=\frac{逻辑地址表示的大小}{页面的大小}=\ frac{2^{16B}}{1KB}=2^{6}页分页个数=页面的大小进程的大小=页面的大小逻辑地址表示的大小=1KB216B=26页因此页号P占用前6位,页内偏移量W=16-6=10位。

每一个页表项占用2B,因此页表存储空间需要 2 6 ∗ 2 B = 128 B 2^6*2B=128B 26∗2B=128B页面结构以及页表项设计如下:算法流程如下:具体实现如下:算法流程如下:具体实现如下:算法流程如下:其中调用了randBool()函数,随机的生成0或者1,其具体实现如下算法规则:选择永不使用或是在最长时间内不再被访问(即距现在最长时间才会被访问)的页面淘汰出内存。

假定系统为某进程分配了三个物理块,并考虑有以下页面访问序列: [7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 1] 进程运行时,先将7, 0,1三个页面依次装入内存。

进程要访问页面2时,产生缺页中断,根据最佳置换算法,选择第18次访问才需调入的页面7予以淘汰。

然后,访问页面0时,因为已在内存中所以不必产生缺页中断。

访问页面3时又会根据最佳置换算法将页面1淘汰……依此类推。

算法流程图如下:OPT算法具体实现如下:算法规则:在发生页面替换时,被替换的对象应该是最早进入内存的。

仍然采用上述的例子,此时页面置换过程如下表所示FIFO算法流程图如下所示:FIFO页面置换算法具体实现如下:初始化设置m=8,e=8,s=10; 页框数=3,访问序列长度=20;选择算法2:先进先出淘汰算法置换过程算法规则:在发生页面替换时,被替换的页面应该满足,在之前的访问队列中,该对象截止目前未被访问的时间最长。

存储管理的页面置换算法详解

存储管理的页面置换算法详解

存储管理的页面置换算法存储管理的页面置换算法在考试中常常会考到,操作系统教材中主要介绍了3种常用的页面置换算法,分别是:先进先出法(FIFO)、最佳置换法(OPT)和最近最少使用置换法(LRU)。

大家要理解3种置换算法的含义,然后能熟练地运用在具体的练习中就可以了。

1.为什么要进行页面置换在请求分页存储管理系统中,由于使用了虚拟存储管理技术,使得所有的进程页面不是一次性地全部调入内存,而是部分页面装入。

这就有可能出现下面的情况:要访问的页面不在内存,这时系统产生缺页中断。

操作系统在处理缺页中断时,要把所需页面从外存调入到内存中。

如果这时内存中有空闲块,就可以直接调入该页面;如果这时内存中没有空闲块,就必须先淘汰一个已经在内存中的页面,腾出空间,再把所需的页面装入,即进行页面置换。

有助于理解的关键词有:请求分页、虚拟存储、缺页中断、页面置换。

2.常用的页面置换算法教材中介绍的常用页面置换算法有:先进先出法(FIFO)、最佳置换法(OPT)和最近最少使用置换法(LRU)。

(1)先进先出法(FIFO)算法描述:由于认为最早调入内存的页不再被使用的可能性要大于刚调入内存的页,因此,先进先出法总是淘汰在内存中停留时间最长的一页,即先进入内存的页,先被换出。

先进先出法把一个进程所有在内存中的页按进入内存的次序排队,淘汰页面总是在队首进行。

如果一个页面刚被放入内存,就把它插在队尾。

【例1】教材第4章课后习题。

考虑下述页面走向:1,2,3,4,2,1,5,6,2,1,2,3,7,6,3,2,1,2,3,6。

当内存块数量分别为3,5时,试问先进先出置换算法(FIFO)的缺页次数是多少?(注意,所有内存块最初都是空的,凡第一次用到的页面都产生一次缺页。

)解打叉的表示发生了缺页,共缺页16次。

提示:当FIFO算法执行到蓝色的4号页面时,这时内存中有三个页面,分别是1,2,3。

按照FIFO算法,在内存中停留时间最长的页面被淘汰。

FIFO操作系统

FIFO操作系统

心得体会
心得体会
此次实验作业的学习,不仅让我体会 到c#语言等此类基础知识的重要性,也让 我体会到团队合作的重要性,同时,最重 要的收获就是对FIFO页面置换算法有了更 直观深刻的认识和了解。在日后的学习中 我会记住此次实验的收获,并付诸于行动 !
实验内容
任务分析
在分页式虚拟存储系统中,当硬件发出“缺页中断”后, 引出操作系统来处理这个中断事件。如果主存中已经没有 空闲块,则可用FIFO页面调度算法把该作业中最先进入主 存的一页调出,存放到磁盘上,然后再把当前要访问的页 装入该块。
概要设计 详细设计
本程序中定义了一个数组int[] mainstore = {3,2,1,0 }; 用于模拟主存存放页; 此外还定义了一个数组 int[] flag = {0,0,0,0,0,0,0 }; 用于表明页号的修改标志位,便于之后的操作。
FIFO页面调度算法处理缺页中断
小组成员:方彬 、朱佳宝 、王 卫、凌含涛、胡星瑞
实验目的
实验内容
FO算法 ,并实现用先进先出FIFO算法页面调 度算法处理缺页中断.
(2)理解基于先进先出FIFO的内存 管理调度算法,更好的掌握算法的思 想,结合实验理解算法更直观,深刻 具体。通过对先进先出FIFO的调度算 法的模拟实验可以清楚的了解内存管 理是如何调度的,以及加深对内存管 理的了解。
这里就不赘述,详细情况见实验报告
调试分析
问题分析
一开始的程序只能输入9个页 号序列,超过之后就不能够再显 示新的页号序列;
考虑到程序的用户友好性, 增加了序列刷新功能,刷新输出 区域; 开始没有理解修改标志位的 作用,所以功能没有实现;
分析小结
本次实验是通过模拟FIFO(先进先出)调度 算法处理缺页中断,主要思想是先把进程调入页面 ,按次序链接成一个队列,并设置指针一直指向相 对最先进入主存的页面。然后将该页面调出,调入 输入的页面。通过对先进先出FIFO算法的模拟实 现,我加深了对内存管理调度的理解,理解了其如 何调度分配内存的过程。实验通过c#语言编写完成 。因为c#语言是以前没学过的,现在用起来比较生 疏,所以在实验的过程中出现了许多错误。面对这 些问题,我们小组成员通过查阅资料、询问同学等 方式解决各个问题,最终我们编写出了正确的 FIFO页面置换算法的模拟程序。
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{
int lnumber, ad, pnumber, paddress;
lnumber=laddress&gt;&gt;10; //取逻辑地址的页号
if(page[lnumber].flag==1) //由于式预装入方式,所以第一条指令所在的页பைடு நூலகம்肯定在内存中
paddress=do_mmap(laddress); //形成物理地址
cout&lt;&lt;paddress&lt;&lt;&quot;输出转换后的物理地址&quot;&lt;&lt;endl;
run_a_instruction(paddress); //CPU根据得到的物理地址去执行指令
cout&lt;&lt;&quot;此指令执行是否修改所在页面lnumber=&quot;&lt;&lt;lnumber&lt;&lt;&quot;(y/n?)&quot;;
cout&lt;&lt;&quot;********第一条指令执行完成(地址为0x0000)***********&quot;&lt;&lt;endl;
}
//页面写回磁盘
void write_to_harddisk(int j)
{
cout&lt;&lt;j&lt;&lt;&quot;输出已修改的淘汰的页号--表示该页写回了磁盘&quot;&lt;&lt;endl;
char change;
cin&gt;&gt;change;
if(tolower(change)==&#39;y&#39;)
{
//若指令执行完时修改了页面,则置write标志位位1
page[lnumber].write=1;
print_page_and_fifoqueue();
}
if(page[j].write==1)
write_to_harddisk(j); //页j写回磁盘
//修改页表
page[j].flag=0; //页表中第j页的存在标志为0
page[lnumber].flag=1; //页表第lnumber的存在标志为1
page[lnumber].write=0; //页表第lnumber的修改标志为0
char change;
cin&gt;&gt;change;
if(tolower(change)==&#39;y&#39;)
{
page[lnumber].write=1; //若页面要已修改,则将此页
面修改位置1
initial(); //手工初始化页表
print_page_and_fifoqueue(); //输出页表和FIFO队列
run_first_instructon(0x0000); //运行进程的第一条指令的地址
//输入下一条指令的地址
cout&lt;&lt;&quot;输入下一条指令的逻辑地址(0~32767)(-1 to end)&quot;&lt;&lt;endl;
//页表用数组模拟,在实验中页表数据结构定义为:
#define N 32 //实验中假定的页表长度,页表的长度实际上是由系统按照作业长度决定的
#define M 4 //实验中用,用固定局部置换算法给每个进程分配的主存物理块数
void initial(void); //初始化
int do_mmap(int); //模拟地址转换
page[lnumber].pnumber=page[j].pnumber; //第拉怒目布尔页的主存块号为第j页原主存块号
cout&lt;&lt;lnumber&lt;&lt;&quot;输出该页--表示该页调入了主存&quot;&lt;&lt;endl;
cout&lt;&lt;&quot;按任意键将查看“页面置换”之后的页表page[N]和FIFO队列信息&quot;&lt;&lt;endl;
cin&gt;&gt;page[i].pnumber;
page[i].flag=1; //存在标志置1
}
}
//初始化FIFO的队列
head=0;
for(i=0; i=M-1; i++)
p[i]=i;
}
//输出页表和FIFO队列
void print_page_and_fifoqueue(void)
int write; //该页是否被修改过,&quot;1&quot;表示修改过,&quot;0&quot;表示没有修改过
int dnumber; //该页存放在磁盘上的位置,即磁盘块号
}page[N]; //页表定义
//手工初始化页表和p[M]队列
void initial(void)
&lt;&lt;setw(10)&lt;&lt;page[i].write&lt;&lt;setw(10)&lt;&lt;page[i].dnumber&lt;&lt;endl;
cout&lt;&lt;&quot;Print the FIFO queue.n&quot;;
cout&lt;&lt;setw(10)&lt;&lt;&quot;NO&quot;&lt;&lt;setw(40)&lt;&lt;&quot;page(已在主存的页号lnumber)n&quot;;
int p[M]; //用数组模拟]FIFO算法中的队列(使用循环队列)
int head;
struct
{
int lnumber; //页号
int flag; //表示该页是否在主存,&quot;1&quot;表示在主存,&quot;0&quot;表示不在主存
int pnumber; //该页所在主存块的块号
}
//缺页中断处理程序
void do_page_fault(int lnumber)
{
int j; //j是选择淘汰的页
j=p[head];
p[head]=lnumber; //lnumber是新装入的页号
head=(head+1)%M;
//若淘汰出主存的页j已修改,则写会磁盘
pnumber=page[lnumber].pnumber; //从页表中取得块号pnumber
paddress=pnumber&lt;&lt;10|ad;
return paddress;
}
//CPU执行一条指令,输出物理地址表示指令执行完成
void run_a_instruction(int paddress)
/*************************************************************
/*编程时间:2015.5.21
/*程序目的:用先进先出(FIFO)页面调度算法处理缺页中断
/*************************************************************/
#include &lt;iostream.h&gt;
#include &lt;iomanip.h&gt;
#include &lt;ctype.h&gt;
#include &lt;process.h&gt;
{
int i;
for(i=0; i=31; i++)
{
page[i].lnumber=i;
if(i=M-1)
{
//预装入算法初始化页表的前四项
cout&lt;&lt;&quot;输入页号为&quot;&lt;&lt;i&lt;&lt;&quot;所在内存的物理块号(预装入前四个页面):&quot;;
}
while(laddress!=-1)
{
//还有指令要执行
lnumber=laddress&gt;&gt;10; //取逻辑地址的页号lnumber
if(page[lnumber].flag==1)
{
//指令所在的页面已装入在内存中
paddress=do_mmap(laddress); //形成物理地址
system(&quot;PAUSE&quot;);
print_page_and_fifoqueue();
}
//主函数
main()
{
int laddress, paddress; //逻辑地址,物理地址
int lnumber, ad, pnumber; //页号,页内地址和物理块号
void do_page_fault(int); //缺页中断处理程序
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