题
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目一模拟操作系统设计
设计一个模拟操作系统管理程序,实现下列管理功能:
1.内存管理功能
2.文件管理功能
3.磁盘管理功能
题目二
虚拟存储器各页面置换算法的实现与比较
内容:设计一个虚拟存储区和内存工作区,通过产生一个随机数的方法得到一个页面序列,假设内存给定的页面数由键盘输入,分别计算使用下述各方法时的内存命中率:
先进先出算法(FIFO)、最近最少使用算法(LRU)、最佳淘汰算法(OPT)、最少访问页面算法(LFU)等。
参考资料
题目二资料
虚拟存储器各页面置换算法的实现与比较
1.实验目的
存储管理的主要功能之一是合理的分配空间。请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。
本实验的目的是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特点,掌握请求页式存储管理的页面置换算法。
2.实验内容
(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:
1)50%的指令是顺序执行的;
2)25%的指令是均匀分布在前地址部分;
3)25%的指令是均匀分布在后地址部分;
具体的实施方法是:
1)在[0,319]的指令地址之间随机选取一起点m;
2)顺序执行一条指令,即执行地址为m+1的指令;
3)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';
4)顺序执行一条指令,其地址为m'+1;
5)在后地址[m'+2,319]中随机选取一条指令并执行;
6)重复上述步骤1)-5),直到执行320次指令。
(2)将指令序列变换成为页地址流
设:1)页面大小为1k;
2)用户内存容量为4页到32页;
3)用户虚存容量为32k;
在用户虚存中,按每k存放10条指令排列虚存地址,即320条指令在虚存中的存放方式为:第0条- 第9条指令为第0页(对应虚存地址为[0,9]);
第10条-第19条指令为第1页(对应虚存地址为[10,19]);
.
.
.
第310条-第319条指令为第31页(对应虚存地址为[310,319]);
按以上方式,用户指令可组成为32页。
(3)计算并输出下列各种算法在不同内存容量下的命中率。
1)先进先出的算法(FIFO);
2)最近最少使用算法(LRR);
3)最佳淘汰算法(OPT):先淘汰最不常用的页地址;
4)最少访问页面算法(LF.U);
5)最近最不经常使用算法(NUR)。
其中3)和4)为选择内容。
命中率=1-页面失效次数/页地址流长度
在本实验中,页地址流长度为320,页面失效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。
3.随机数产生办法
关于随机数产生办法,Linux或Unix系统提供函数srand( )和rand( ),分别进行初始化和产生随机数。例如:
srand( );
语句可初始化一个随机数;
a[0]=10*rand( )/32767*319+1;
a[1]=10*rand( )/32767*a[0];
.
.
语句可用来产生a[0]与a[1]中的随机数。
提示:
首先用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。
命中率=1-页面失效次数/页地址流长度
1、数据结构
(1)页面类型
typedef struct{
int pn,pfn,counter,time;
}pl-type;
其中pn为页号,pfn为页面号,count为一个周期内访问该页面的次数,time为访问时间。
(2)页面控制结构
pfc_struct{
int pn,pfn;
struct pfc_struct *next;
};
typedef struct pfc_struct pfc_type;
pfc_type pfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head;
pfc_type *busypf_tail;
其中,pfc[total_vp]定义用户进程虚页控制结构,
*freepf_head为空页面头的指针,
*busypf_head为忙页面头的指针,
*busyf_tail为忙页面尾的指针。
2、函数定义
(1)V oid initialize( ):初始化函数,给每个相关的页面赋值。
(2)V oid FIFO( ):计算使用FIFO算法时的命中率。
(2)Void LRU():计算使用FIFO算法时的命中率。
(4)V oidOPT():计算使用OPT算法时的命中率。
(5)V oid LFU ():计算使用LFU算法时的命中率。
(6)V oid NUR():计算使用NUR算法时的命中率。
3、变量定义
(1)int a[tatal_instruction] :指令流数据组。
(2) int page[total_instruction]:每条指令所属页号。
(3)int offset[total_instruction]:每页装入不敷出0条指令后取模运算页号偏移量。
(4)int total_pf:用户进程的内存页面数。
(5)int diseffect:页面失效次数。
程序
清单
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程序:
程序:
#include "stdio.h"
#include "process.h"
#include "stdlib.h"
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define INVALID -1
#define null 0
#define total_instruction 320 /*指令流长*/
#define total_vp 32 /*虚页长*/
#define clear_period 50 /*清0周期*/
typedef struct
{
int pn,pfn,counter,time;
}pl_type;
pl_type pl[total_vp]; /*页面数据结构*/
struct pfc_struct{ /*页面控制结构*/
int pn,pfn;
struct pfc_struct *next;
};
typedef struct pfc_struct pfc_type;
pfc_type pfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;
int diseffect,a[total_instruction];
int page[total_instruction],offset[total_instruction];
void initialize();
void FIFO();
void LRU();
void OPT();
void LFU();
void NUR();
main()
{
int S,i,j;
srand(getpid()*10); /*由于每次运行时进程号不同,故可用来作为初始化随机数队
列的种子*/
S=(float)319*rand()/32767+1;
for(i=0;i
next;
pl[busypf_head->pn].pfn=INVALID;
freepf_head=busypf_head; /*释放忙页面队列中的第一个页面*/ freepf_head->next=null;
busypf_head=p;
}
p=freepf_head->next; /*按FIFO方式调新页面入内存页面*/
freepf_head->next=null;
freepf_head->pn=page[i];
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
if (busypf_tail==null)
busypf_head=busypf_tail=freepf_head;
else
{busypf_tail->next=freepf_head;
busypf_tail=freepf_head;
}
freepf_head=p;
}
}
printf("FIFO:%6.4",1-(float)diseffect/320);
}
void LRU(total_pf) /*LRU*/
int total_pf;
int min,minj,i,j,present_time;
initialize(total_pf);
present_time=0;
for(i=0;ipl[j].time&&pl[j].pfn!=INVALID)
{min=pl[j].time;minj=j;}
freepf_head=&pfc[pl[minj].pfn];
pl[minj].pfn=INVALID;
pl[minj].time=-1;
freepf_head->next=null;
}
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
pl[page[i]].time=present_time;
freepf_head=freepf_head->next;
}
else
pl[page[i]].time=present_time;
present_time++;
}
printf("LRU:%6.4f",1-(float)diseffect/320); }
void NUR(total_pf) /*NUR*/
int total_pf;
{
int i,j,dp,cont_flag,old_dp;
pfc_type *t;
initialize(total_pf);
for(i=0;inext=null;
}
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
freepf_head=freepf_head->next;
}
else
pl[page[i]].counter=1;
if(i%clear_period==0)
for(j=0;jnext=null;
pl[maxpage].pfn=INVALID;
}
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
freepf_head=freepf_head->next;
}
}
printf("OPT:%6.4f",1-(float)diseffect/320); }
void LFU(total_pf) /*LFU*/
int total_pf;
{
int i,j,min,minpage;
pfc_type * t;
initialize(total_pf);
for(i=0;ipl[j].counter&&pl[j].pfn!=INVALID)
{ min=pl[j].counter;minpage=j;}
pl[j].counter=0;
}
freepf_head=&pfc[pl[minpage].pfn];
pl[minpage].pfn=INVALID;
freepf_head->next=null;
}
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
freepf_head=freepf_head->next;
}
else
pl[page[i]].counter++;
}
printf("LFU:%6.4f",1-(float)diseffect/320);
}
void initialize(total_pf) /*初始化相关数据*/ int total_pf; /*用户进程的内存页面数*/ {int i;
diseffect=0;
for(i=0;i
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