操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-存儲(chǔ)管理的模擬實(shí)現(xiàn).doc

淮海工學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)課 程 名： 操作系統(tǒng)原理 題 目： 實(shí)驗(yàn)三：虛擬存儲(chǔ)器管理 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 評(píng)語(yǔ)：成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 批閱時(shí)間： 年 月 日1、 設(shè)計(jì)目的：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，掌握常用頁(yè)面置換算法(OPT,FIFO,LRU,LFU)的運(yùn)行機(jī)理，運(yùn)用以前所學(xué)的知識(shí)，編程實(shí)現(xiàn)對(duì)各算法的模擬。2、 設(shè)計(jì)要求：運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，編程實(shí)現(xiàn)各算法，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)不限。本次實(shí)驗(yàn)共計(jì)四課時(shí)，前兩課時(shí)要求對(duì)各頁(yè)面置換算法有較為深入的了解，著手進(jìn)行程序編制，作出大致的程序框架；后兩次課中，主要是程序的調(diào)試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完善與修改等。3、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1）代碼：1、OPT算法java實(shí)現(xiàn)）核心代碼段：實(shí)驗(yàn)判斷是否有缺頁(yè)public void Opt() int m_absent;/ 缺頁(yè)數(shù) double m_absentf;/ 缺頁(yè)率 double m_changef;/ 命中率 int mym;/ 存放物理塊中現(xiàn)有的頁(yè)面號(hào) int myb; int as = 0;/ 置換頁(yè)面數(shù) myb = new intn; int m1 = 0, a; boolean x; / 頁(yè)面是否需要置換 String str2, str1,str3; String m_list = OPT置換算法 被替換; mym = new intm; for (int i = 0; i n; i+) str1 = ; str2 = ; str3=; x = true; for (int k = 0; k m; k+) if (myti = mymk)/ 判斷物理塊中的頁(yè)面是否與當(dāng)前頁(yè)面相等 x = false;/ 判斷物理塊中是不是有跟當(dāng)前須替換的頁(yè)面 m1+; break; if (x) int c = 0, d; if (i - m1) m) a = i - m1; / 當(dāng)前物理頁(yè)面未填滿(mǎn)時(shí)直接裝入 else for (int k = 0; k m; k+) for (int h = i; h n; h+) if (mymk = myth)/ 判斷物理塊中的頁(yè)面是否與未來(lái)頁(yè)面相等 mybk = h; break; if (h = n - 1) mybk = n; d = myb0; for (int h = 0; h m; h+) if (d mybh) d = mybh; c = h; a = c; / 找出物理塊中未來(lái)最久將不被使用的頁(yè)面號(hào) str3=String.valueOf(myma); myma = myti;/ 將其替換 as+; for (int j = 0; j m; j+) int b; b = mymj; str2 = String.valueOf(b); str1 = str1 + + str2; m_list = m_list + n + str1+ +str3; m_absent = as; m_absentf = (double) as / n; if (as - m) = 0) m_changef = 0; else m_changef = (double)(1-m_absentf); 2、FIFO算法java實(shí)現(xiàn)）核心代碼段：實(shí)驗(yàn)判斷是否有缺頁(yè) public void FIFO() int m_absent;/ 缺頁(yè)數(shù) double m_absentf;/ 缺頁(yè)率 double m_changef;/ 命中率 int mym;/ 存放物理塊中現(xiàn)有的頁(yè)面號(hào) int m1 = 0, r; int as = 0;/ 置換頁(yè)面數(shù) boolean x; / 頁(yè)面是否需要置換 String str1, str2,str3; String m_list = FIFO置換算法 被替換; mym = new intm; for (int i = 0; i n; i+) str1 = ; str2 = ; str3= ; x = true; for (int k = 0; k m; k+) if (myti = mymk) x = false;/ 判斷物理塊中是不是有跟當(dāng)前須替換的頁(yè)面 break; if (x) str3= String.valueOf(mym0); mym0 = myti; for (r = 0; r m - 1; r+) mymr = mymr + 1;mymr = myti; as+; int b;for (int j = 0; j m; j+) b = mymj;str2 = String.valueOf(b); str1 = str1 + + str2; m_list=m_list+n+str1+ +str3; m_absent = as; m_absentf = (double) as / n; if (as - m) = 0) m_changef = 0; else m_changef = (double) (1-m_absentf); 3、LRU算法（java實(shí)現(xiàn)）核心代碼段：實(shí)驗(yàn)判斷是否有缺頁(yè) public void LRU() int m_absent;/ 缺頁(yè)數(shù) double m_absentf;/ 缺頁(yè)率 double m_changef;/ 命中率 int mym;/ 存放物理塊中現(xiàn)有的頁(yè)面號(hào) int myb; int as = 0;/ 置換頁(yè)面數(shù) myb = new intn; int m1 = 0, a; boolean x; / 頁(yè)面是否需要置換 String str2, str1,str3; String m_list = LUR置換算法 被替換; mym = new intm; for (int i = 0; i n; i+) str1 = ; str2 = ; str3=; x = true; for (int k = 0; k m; k+) if (myti = mymk)/ 判斷物理塊中的頁(yè)面是否與當(dāng)前頁(yè)面相等 mybk = myb0; for (int j = 0; j m; j+) if (j != k) mybj = mybj + 1;/ 使物理塊中的每個(gè)未使用頁(yè)面的時(shí)間增一 x = false;/ 判斷物理塊中是不是有跟當(dāng)前須替換的頁(yè)面 m1+; break; if (x) int c = 0, d; if (i - m1) m) a = i - m1; / 當(dāng)前物理頁(yè)面未填滿(mǎn)時(shí)直接裝入 else d = myb0; for (int h = 0; h m; h+) if (d mybh) d = mybh; c = h; a = c; / 找出物理塊中最久未使用的頁(yè)面號(hào) str3= String.valueOf(myma); myma = myti;/ 將其替換 myba = 0; for (int k = 0; k m; k+) if (k != a) mybk = mybk + 1;/ 使物理塊中的每個(gè)未改變頁(yè)面的時(shí)間增一 myba = 0; as+; for (int j = 0; j m; j+) int b; b = mymj; str2 = String.valueOf(b); str1 = str1 + + str2; m_list = m_list + n + str1+ +str3; m_absent = as; m_absentf = (double) as / n; if (as - m) = 0) m_changef = 0; else m_changef = (double)(1-m_absentf); 2）算法分析：1、OPT算法：最佳算法其選擇的淘汰頁(yè)面，將使以后用不使用的，或者是在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不需要使用的。最佳頁(yè)面置換算法通常可以保證獲得一個(gè)最低的缺頁(yè)率。不過(guò)最佳置換算法是一種理想化的算法，它具有最好的性能，但是實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)。2、FIFO算法：先進(jìn)先出算法是一個(gè)最直觀的算法，但是它性能可能是最差的故而在實(shí)際應(yīng)用也很少使用。先進(jìn)先出算法是最早出現(xiàn)的置換算法，此算法總是淘汰最先進(jìn)入的頁(yè)面，即選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最長(zhǎng)的頁(yè)面淘汰。不過(guò)該算法實(shí)現(xiàn)比較的簡(jiǎn)單。算法思想分析：首先輸入內(nèi)存可用的物理塊數(shù)m和用戶(hù)輸入的頁(yè)面號(hào)的長(zhǎng)度n，然后輸入用戶(hù)自定義的頁(yè)面號(hào)放入mytn中。定義一個(gè)數(shù)組mymm存放當(dāng)前頁(yè)面。用m_absentf表示缺頁(yè)率，m_changef表示 命中率，其中命中率=1-缺頁(yè)率，缺頁(yè)率=as/n（其中as表示缺頁(yè)數(shù)）。程序執(zhí)行過(guò)程如下：FIFO1254653278頁(yè)10004663278頁(yè)20055446327頁(yè)30222554632頁(yè)41111225463置換頁(yè)000012546頁(yè)面置換方法：以類(lèi)似隊(duì)列的方式，每次讀入一個(gè)頁(yè)面，如果數(shù)組中不存在此頁(yè)面，則將數(shù)組內(nèi)容保持不變。例如：上面讀入5號(hào)頁(yè)時(shí)，內(nèi)存中存在5號(hào)頁(yè)面，則保持?jǐn)?shù)組內(nèi)內(nèi)容不變；如果數(shù)組中不存在此頁(yè)面，則進(jìn)行移動(dòng)，例如：上面第五次讀入6號(hào)頁(yè)時(shí)，此時(shí)內(nèi)存中不存在6號(hào)頁(yè)面，則進(jìn)行頁(yè)面順序移動(dòng)，3、LRU算法：LRU是Least Recently Used 近期最少使用算法。假設(shè) 序列為 4 3 4 2 3 1 4 2物理塊有3個(gè) 則首輪 4調(diào)入內(nèi)存 4次輪 3調(diào)入內(nèi)存 3 4之后 4調(diào)入內(nèi)存 4 3之后 2調(diào)入內(nèi)存 2 4 3之后 3調(diào)入內(nèi)存 3 2 4之后 1調(diào)入內(nèi)存 1 3 2（因?yàn)樽钌偈褂玫氖?，所以丟棄4）之后 4調(diào)入內(nèi)存 4 1 3（原理同上）最后 2調(diào)入內(nèi)存 2 4 13）代碼分析：主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）根據(jù)用戶(hù)需要隨機(jī)輸入數(shù)產(chǎn)生：數(shù)組（2）理想頁(yè)面置換（OPT）算法：數(shù)組函數(shù)定義：（1）public pageChange():輸入界面函數(shù).（2）void misInPut()：獲取用戶(hù)自定義輸入的頁(yè)面號(hào)數(shù)組.（3）Void FIFO( ):計(jì)算使用FIFO算法時(shí)的命中率.（4）public displayView():輸出界面函數(shù).變量定義（1）int m_absent : 缺頁(yè)數(shù)（2）double m_absentf : 缺頁(yè)率（3）double m_changef : 頁(yè)面命中率（4）int mym : 存放物理塊中現(xiàn)有的頁(yè)面號(hào)（5）int as = 0 : 置換頁(yè)面數(shù)（6）boolean x : 頁(yè)面是否需要置換程序?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)程序包括3個(gè)類(lèi)：【main】 ： 測(cè)試主函數(shù)【displayView】 ： 輸出界面設(shè)計(jì)類(lèi)【pageChang】 ： 輸入界面設(shè)計(jì)，misInPut頁(yè)面訪問(wèn)序列讀入方法體，OPT方法體，F(xiàn)IFO方法體，LRU方法體。4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果截圖圖一：OPT算法圖二：FIFO算法圖三：LRU算法四、實(shí)驗(yàn)小結(jié)本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是頁(yè)面置換算法的實(shí)現(xiàn)，在本次的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)參考別人的算法結(jié)合自己對(duì)頁(yè)面置換算法的理解完成本次的實(shí)驗(yàn)。本次的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)仍然