请求页式存储管理模拟实验源代码及实验报告

操作系统上机实验报告实验名称：存储管理实验目的：通过请求页式存储管理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页面置换算法。

实验内容：1．设计一个虚拟存储区和内存工作区；例如内存工作区大小为9个内存块，假设系统中最多可运行3个进程，每个进程分配3个内存块；2．模拟实现FIFO、LRU、OPT算法，给出页面走向，可计算缺页率；3．根据实验结果比较几种算法的差别。

实验步骤及分析：（一）FIFO算法实现提示定义一个常量total_instruction来记录页面总共使用的次数；定义一个变量diseffect记录总共换入页面的次数。

利用公式diseffect/total_instruction*100%可以得到缺页率。

（1）初始化。

设置两个数组page[ap]和pagecontrol[pp]分别表示进程页面数和内存分配的页面数，并产生一个随机数序列pageorder[total_instruction ]（这个序列由page[]的下标随机构成）表示待处理的进程页面顺序，diseffect置0。

（2）看pageorder[]中是否有下一个元素，若有，就由pageorder[]中获取该页面的下标，并转到（3）；如果没有就转到（7）。

（3）如果该page已在内存中，就转到（2）；否则就到（4），同时未命中的diseffect加1。

（4）观察pagecontrol是否占满，如果占满须将使用队列中最先进入的pagecontrol单元“清干净”，同时将对应的page[]单元置为“不在内存中”。

（5）将该page[]与pagecontrol[]建立关系。

可以改变pagecontrol[]的标志位，也可以采用指针链接，总之至少要使对应的pagecontrol单元包含两个信息：一是它被使用了，二是哪个page[]单元使用的。

Page[]单元也包含两个信息：对应的pagecontrol 单元号和本 page[]单元已在内存中。

实验四请求分页存储管理模拟实验一：实验目得通过对页面、页表、地址转换与页面置换过程得模拟,加深对请求分页存储管理系统得原理与实现技术得理解.二：实验内容假设每个页面可以存放１0条指令，分配给进程得存储块数为４。

用C语言或Ｐａscａｌ语言模拟一进程得执行过程。

设该进程共有320条指令，地址空间为32个页面,运行前所有页面均没有调入内存。

模拟运行时,如果所访问得指令已经在内存,则显示其物理地址,并转下一条指令;如果所访问得指令还未装入内存，则发生缺页，此时需要记录缺页产生次数，并将相应页面调入内存，如果４个内存块已满，则需要进行页面置换。

最后显示其物理地址,并转下一条指令。

在所有指令执行完毕后,显示进程运行过程中得缺页次数与缺页率.页面置换算法：分别采用OPT、ＦIFＯ、LRＵ三种算法。

进程中得指令访问次序按如下原则生成：50%得指令就是顺序执行得。

2５%得指令就是均匀分布在低地址部分.25％得指令就是均匀分布在高地址部分.三：实验类别分页存储管理四:实验类型模拟实验五：主要仪器计算机六：结果OＰＴ:ＬRU：FIFO：七：程序＃ i ｎclude 〈stdio 、h 〉＃ ｉncl ｕde 〈ｓtdlib 、h 〉＃ include 〈ｃｏnio 、ｈ＞＃ def ｉne blockn ｕm ４//页面尺寸大小int ｍ; //程序计数器，用来记录按次序执行得指令对应得页号s ｔa ｔi ｃ in ｔ ｎum ［３20]； //用来存储3２0条指令ｔｙpedef s ｔruct BLOCK ／/声明一种新类型—－物理块类型{ﻩint ｐagenum; ／/页号ﻩint ａｃces ｓｅd; ／/访问量，其值表示多久未被访问}BLOCK ；BLOCK bl ｏck ［bl ｏcknum ］； ／/定义一大小为8得物理块数组void init （） /／程序初始化函数，对bl ｏck 初始化｛for （ｉnt i=0;i ＜ｂlo ｃknum;i+＋)bｌｏｃｋ[ｉ]、ｐａgｅnum＝—1；bｌock［ｉ］、accｅsｓed=0；ﻩm=0;｝｝ｉｎt ｐａｇｅＥxist（ｉnt curpagｅ)/／查找物理块中页面就是否存在，寻找该页面curpage就是否在内存块bｌoｃｋ中,若在，返回块号｛ﻩfor（int i=0；i<bｌocknum; i+＋)ﻩ{ﻩﻩｉf(bｌock［i］、ｐagｅnｕm ＝＝ cuｒpaｇe ）ﻩﻩｒeturn i； //在内存块blｏck中,返回块号ﻩ｝ｒetuｒn -1;}ｉnｔ findSpace（）／/查找就是否有空闲物理块，寻找空闲块bｌock，返回其块号｛foｒ(int ｉ=0；ｉ<bｌocknｕm;i＋+)ﻩ｛ｉf（blｏｃｋ[i］、paｇenum=＝－1)ﻩｒeｔuｒn i；／／找到了空闲得ｂlｏcｋ,返回块号｝ﻩrｅｔurｎ -1；｝int findReplａcｅ(）//查找应予置换得页面{ﻩint ｐoｓ = 0;ﻩｆor（int i＝0；i〈ｂlocｋnｕm；ｉ++){if(blｏｃk［ｉ]、ａｃcessed 〉blｏck［pos]、aｃceｓsｅd）ﻩpos = ｉ； //找到应该置换页面，返回BＬOCK中位置ﻩ｝reｔurn pｏs；｝voｉd displaｙ(）//显示物理块中得页面号｛ﻩﻩfor(int i=0; i〈bｌocknｕm; i＋＋）ﻩ｛ﻩif(blocｋ[ｉ］、ｐａｇenum != -1）ﻩ｛ﻩﻩpriｎtf（” ％02d "，block［ｉ]、paｇenum）;ﻩﻩﻩprintf("%p |”，＆blocｋ[ｉ]、pagｅnum）；ﻩﻩ｝ｐrｉｎtf（"\n＂）;｝vｏid rａｎdaｍ（)/／产生320条随机数,显示并存储到ｎｕm[３２0]｛int ｆlａｇ=0;pｒintｆ（”请为一进程输入起始执行指令得序号(0~320）:\n”)；ﻩscanｆ（"%d",＆ｍ）；//用户决定得起始执行指令ｐriｎｔｆ（"*＊＊**＊进程中指令访问次序如下：(由随机数产生)＊*＊*＊＊＊＼n"）;fｏr（int i=0；i〈３2０；ｉ＋+）｛/／进程中得320条指令访问次序得生成ﻩﻩnum[ｉ]＝m;//当前执行得指令数，ﻩﻩｉf（flag％２==0）ﻩm＝++m％３２０；//顺序执行下一条指令ﻩﻩｉf（flag==１）ﻩﻩm＝rａnd（）％（m-1)；//通过随机数,跳转到低地址部分[0，m—1］得一条指令处，设其序号为ｍ1ｉf(flag＝=3）ﻩﻩm=m+1＋(rand()%(３2０－（m+1）)）；//通过随机数,跳转到高地址部分［ｍ1+2，3１９]得一条指令处，设其序号为m2ﻩﻩfｌag＝＋+ｆｌag%４；ﻩprｉntｆ（” %0３d”,num［i］)；／/输出格式:3位数ﻩﻩiｆ（（i+１）%1０==0）／/控制换行，每个页面可以存放１０条指令,共32个页面ﻩprintf（”\n”）；｝｝ｖoid pageｓtrｉng（) //显示调用得页面序列,求出此进程按次序执行得各指令所在得页面号并显示输出｛ｆor（int i＝0;i〈３２0；i++）ﻩ｛printf(”％０２d＂,nuｍ[i］／１0);//输出格式：２位数if((ｉ＋1）%10==0)//控制换行，每个页面可以存放10条指令,共32个页面ﻩﻩｐｒintf("＼n”);}｝void OPＴ() //最佳替换算法{ﻩinｔ n=0；//记录缺页次数inｔ exist，space，posiｔｉon；ﻩinｔｃurpaｇe;//当前指令得页面号ﻩfｏr(int i＝０;i＜３2０；ｉ＋＋）ﻩ｛ﻩm=num［i］;ﻩcurpage=ｍ/10;ﻩﻩeｘiｓt=ｐageExist（cuｒｐage);ﻩif(exist==-1)ﻩﻩ{ ／/当前指令得页面号不在物理块中space＝findＳpace（）；ﻩﻩif(sｐａｃe ！= -１）ﻩﻩ｛//当前存在空闲得物理块ﻩﻩｂloｃk［ｓｐａce]、pagenuｍ＝ cｕｒpaｇe；/／将此页面调入内存ﻩﻩﻩdiｓｐlay（）;／/显示物理块中得页面号ﻩﻩn++;/／缺页次数+1ﻩ｝ﻩﻩelｓeﻩﻩ{ ／/当前不存在空闲得物理块，需要进行页面置换foｒ（inｔk=0；k＜blocknum；k++）ﻩﻩﻩﻩ{ｆor（int j=i；ｊ〈３２０；j＋+）ﻩ{//找到在最长(未来)时间内不再被访问得页面ﻩﻩﻩﻩif(block［k］、pagenum！= ｎｕｍ［j]/1０）ﻩﻩﻩ{ﻩﻩbloｃk［ｋ］、acｃeｓseｄ = 1０00;ﻩﻩﻩ} //将来不会被访问,设置为一个很大数ﻩﻩﻩelseﻩﻩﻩ{ //将来会被访问,访问量设为ｊﻩﻩﻩｂlｏcｋ[ｋ］、ａｃｃessｅd = j；ﻩﻩﻩﻩﻩbｒeak;ﻩﻩﻩﻩ｝ﻩﻩﻩ}ﻩ}ﻩposiｔｉon = ｆiｎdReｐlａｃe（）；//找到被置换得页面，淘汰ﻩblock［ｐosｉtｉon］、pａgenum = ｃurpａｇｅ；// 将新页面调入dispｌay();ﻩﻩn++； //缺页次数+１ﻩ｝｝ﻩ｝ﻩpｒintf(”缺页次数：％ｄ\n＂,n);printｆ(＂缺页率：％f％％＼n"，（n／320、0）＊100）；}void LＲU() //最近最久未使用算法{inｔ n=0；//记录缺页次数ﻩiｎt ｅxｉｓt,ｓｐacｅ，ｐosition ;ﻩｉnｔ curpaｇe；／/当前指令得页面号ﻩｆｏｒ（ｉｎt i=0；i＜320;i++）ﻩ{ﻩm＝num［i]；ﻩﻩcuｒｐagｅ=m／10；ﻩｅxist = pageＥｘiｓt(curpａge);ﻩｉｆ（ｅxist＝=-1）ﻩﻩ｛ //当前指令得页面号不在物理块中ｓｐaｃe = fｉnｄSpace（）;ﻩﻩif（sｐａcｅ！= —１)ﻩ{ //当前存在空闲得物理块ﻩﻩｂｌock［spａce]、pagenum = ｃｕrｐage；//将此页面调入内存ﻩﻩｄisplay（）；//显示物理块中得页面号ﻩn++;／／缺页次数+1ﻩﻩ｝else｛ //当前不存在空闲得物理块，需要进行页面置换ﻩﻩpｏsｉｔioｎ＝ finｄＲeｐlace(）；ﻩbｌocｋ[positｉon]、paｇenum ＝ cｕrｐａge；ﻩﻩdiｓplaｙ(）;ﻩn++；//缺页次数+1ﻩ｝ﻩﻩ}elsｅﻩﻩbｌｏck［exｉsｔ］、acｃesｓed = -１；//恢复存在得并刚访问过得ＢLOCK中页面ａccessｅｄ为-１for(int j=0; j<blockｎum； j＋+)ﻩﻩ｛//其余得accessed++ﻩﻩｂlｏｃk［ｊ］、acｃｅssed+＋;｝ﻩ}prｉntf("缺页次数:%d\n”,n）；ﻩpriｎｔf("缺页率：％f%％\n",（n／３20、0）*10０);｝voｉd FIFO（）{int n=0;//记录缺页次数int eｘist，spacｅ，ｐositｉｏn ;ﻩ iｎｔ cｕrｐaｇe；/／当前指令得页面号iｎt blｏckpｏinter=－１;for（iｎｔ i=０;i<３20；ｉ++）ﻩ｛ﻩ m=num［i］;cｕrpａge=m／１0；ﻩexｉst = pageＥｘist(ｃｕrpａge）；ﻩ iｆ(eｘiｓｔ＝=－１）｛／/当前指令得页面号不在物理块中ﻩ spaｃe = fｉｎdＳpaｃe（);ﻩﻩif（space ！＝-1)ﻩ { ／/当前存在空闲得物理块ﻩﻩ blocｋpoiｎter＋+;ﻩﻩﻩｂlock［spａcｅ]、ｐａｇｅnｕm=curpagｅ; /／将此页面调入内存ﻩ n++;//缺页次数＋1ﻩﻩﻩ diｓｐlay(）;//显示物理块中得页面号ﻩ｝ﻩ elseﻩ { /／没有空闲物理块,进行置换ﻩﻩﻩﻩpｏsitｉon = （++blockpｏintｅr）％4;ﻩ block[positｉon]、ｐaｇｅnum ＝ cuｒｐａge；／/将此页面调入内存ﻩﻩn＋+；ﻩﻩ disｐｌay（）；ﻩ｝ﻩ }｝ｐrｉｎtf(＂缺页次数:％d＼n＂,n）;printf（＂缺页率:%ｆ%%\n",(n/3２0、0)*100）；}void ｍain(）{ﻩint choice;ﻩpriｎtf（"＊＊＊＊*＊＊*＊*＊＊请求分页存储管理模拟系统*＊＊*＊＊＊＊＊＊*＊*\n")；ﻩrandａm（);ｐｒintf(＂＊＊*＊*＊＊*****此进程得页面调用序列如下***＊＊＊＊*＊＊＊**＊\n”）;pageｓtriｎｇ（）;ﻩwｈilｅ（choicｅ！= ４)｛ﻩﻩprinｔf(＂****＊*＊＊1:OPT ２：LRU 3:ＦＩFO 4：退出＊＊*＊＊＊***\n”）;ﻩprintf（"请选择一种页面置换算法:”）;ﻩｓｃａnf("%d＂,＆cｈoｉcｅ）；ﻩiｎit();ﻩswitch（choiｃe)ﻩ｛ﻩcａｓe 1:ﻩﻩﻩｐｒintf(”最佳置换算法OPT：\n")；ﻩpｒintf("页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址＼n"）;ﻩﻩﻩOPＴ（）；ﻩbreak；ﻩcａse 2：ﻩﻩｐrinｔf("最近最久未使用置换算法LRＵ:\n"）；ﻩｐrｉntf("页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址＼n＂）;ﻩＬRU()；ﻩﻩﻩｂreaｋ；ﻩﻩcaｓe 3：ﻩprintf("先进先出置换算法FＩＦＯ：\n＂）；ﻩpｒiｎｔf（＂页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址\ｎ＂);ＦIFO(）；ﻩﻩbreａk;ﻩ｝}}。

操作系统-请求页式存储管理实验报告分析解析实验背景在计算机系统中，内存是一项很重要的资源。

其中，操作系统需要管理内存，以便为用户进程和内核提供适当的内存空间。

页式内存管理是操作系统能够管理和维护内存的一种方式。

在页式内存管理中，主存分为固定大小的框架，称为页框，而进程的地址空间被分割为固定大小的页。

页式内存管理系统采用了一种称为“请求页式存储”的技术，允许进程只存取正在使用的那些页面。

这样可以节省空间，并且提高了处理器访问内存的速度。

实验环境本次实验使用的操作系统是 Ubuntu 20.04 LTS 操作系统。

实验目标本次实验的主要目标是通过模拟请求页式内存管理系统，来了解和深入理解页式内存管理技术。

本次实验需要完成以下任务：1.编写一个简单的请求页式存储模拟器；2.使用该模拟器对作业和内存进行模拟；3.分析模拟结果并撰写实验报告。

实验过程阅读并理解作业说明在开始实验之前，我们首先需要阅读和了解具体的作业说明。

在本次实验中，我们需要完成一个请求页式存储模拟器，以及使用该模拟器对作业与内存进行模拟。

编写模拟器在了解了作业说明后，我们开始按照作业的要求，编写请求页式内存管理模拟器。

在这里，我们需要使用到Python 编程语言。

实际上，我们在编写该模拟器时，主要分为以下几步：1.文件操作：首先，我们需要通过读取文件中的数据来模拟进程对内存的请求。

在输入文件中，每一行表示一个请求，包含了进程 ID、请求的地址和访问类型。

2.内存分配：接着，我们需要模拟请求页式内存管理系统中对于内存分配的操作，即在访问时，将需要的页加载到内存中，如果内存已满，则需要选择一个页面将其从内存中移除，为新的页面腾出空间。

3.页面置换：如果进行页面置换，则需要选出最久未访问的页面并移出内存，空出空间用于新的页面，这就是所谓的“最久未使用”（LRU）策略。

进行模拟有了模拟器之后，我们就可以针对不同的作业和内存大小进行实验。

在实验的过程中，我们可以观察不同大小的内存和不同的作业怎样影响模拟的结果。

昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告（2012 —2013 学年第二学期）课程名称：操作系统开课实验室：年月日一、实验目的存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。

请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。

通过本次实验，要求学生通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解，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。

二、实验原理及基本技术路线图（方框原理图）用C或C++语言模拟实现请求式分页管理。

要求实现：页表的数据结构、分页式内存空间的分配及回收（建议采用位图法）、地址重定位、页面置换算法（从FIFO,LRU,NRU中任选一种）。

int subareaSize[num]={8,12,16,32,24,16,64,128,40,64};//分区大小Process *pro=NULL;//保持进程信息int ProcessNum=0;//进程数目int applyProcessNum=0;//每次申请进程数目int maxApplyNum=0;//最大可申请数目int *applyIndex=NULL;//申请进程队列int totalApplyNum=0;//申请总数int *assignPointer=NULL;//已分配内存的进程队列int assignFlag=0;//分配索引，表示已申请队列已分配的进程数int exeIndex;//执行的进程号Node *subareaNode=new Node[3];//分区回收时，进程所在分区及其前，后分区信息LinkList createLinkList(int n );//建立空闲分区链Node firstFit(LinkList &head,Process pro);//首次适应算法Node nestFit(LinkList &head,Process pro,Node flag);//循环适应算法Node bestFit(LinkList &head,Process pro);//最佳适应算法Node worstFit(LinkList &head,Process pro);//最坏适应算法Node assign(LinkList &head,int orderIndex,int index,Node flagNode);//一次分区分配int assignMemory(LinkList &head);//内存分配void insertNode(LinkList &head,Node q,int index);//插入节点Node deleteNode(LinkList &head,int index);//删除节点int display(LinkList &head);//打印分区分配情况int lowAttemper(int *excursionPointer);//低级调度int findSubarea(LinkList &head,int index);//回收内存int creatProcess();//创建进程Process* randomCreatPro(int n);//随机产生进程下面是各种方法简述：(1) 最优替换算法，即OPT算法。

实验六：请求分页存储管理一．实验目的深入理解请求页式存储管理的基本概念和实现方法，重点认识其中的地址变换、缺页中断、置换算法等实现思想。

二．实验属性该实验为综合性、设计性实验。

三．实验仪器设备及器材普通PC386以上微机四．实验要求本实验要求2学时完成。

本实验要求完成如下任务：（1）建立相关的数据结构：页表、页表寄存器、存储块表等；（2）指定分配给进程的内存物理块数，设定进程的页面访问顺序；（3）设计页面置换算法，可以选择OPT、FIFO、LRU等，并计算相应的缺页率，以比较它们的优劣；（4）编写地址转换函数，实现通过查找页表完成逻辑地址到物理地址的转换；若发生缺页则选择某种置换算法（OPT、FIFO、LRU等）完成页面的交换；（5）将整个过程可视化显示出来。

实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法，针对实验要求完成基本代码编写并完成预习报告、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。

实验后认真书写符合规范格式的实验报告（参见附录A），并要求用正规的实验报告纸和封面装订整齐，按时上交。

三、设计过程3.1算法原理分析OPT算法是未来最远出现，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出当前页面中在未来的访问页中最远出现的页面或再也不出现的页面。

FIFO算法是先进先出，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出最先进来的页面。

LRU算法是最近最久未使用，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出在当前页面中最近最久没有使用的页面。

3.2数据定义int length,num_page,count,seed; //length记录访问串的长度，num_page页面数，count记录缺页次数int result[20][30],order[30],a[10]; //result记录结果,order存储访问串,a存储当前页面中的值int pos1,flag1,flag2,flag3; //pos1位置变量，flag1等为标志变量 char result1[30]; //记录缺页数组 void opt() //最佳void fifo() //先进先出bool search(int n) //查找当前内存中是否已存在该页3.3流程图与运行截图图6.1 FIFO （）函数流程图;否是 是否 开始得到执行的指令指令是否在内存中最先存入指令被淘汰下面是否还有指令 结束得出命中率图2.2 OPT算法流程图四、小结本次课程设计目的是通过请求页式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。

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。

操作系统课程设计报告项目：模拟请求页式存储管理一、目的和要求1、实训目的（1）通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解。

熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法（2）通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。

2、实训要求编写并调试完成请求页式存储管理程序。

页面置换算法：最佳置换算法（OPT）、先进先出算法(FIFO)和最近最少用算法（LRU）。

要求打印每个页面置换算法的页面置换变化示意图、缺页中断次数和缺页中断率，以比较各种算法的优缺点。

二、设计思路及过程1、概要设计1.1 问题概述根据三种不同的置换算法（FIFO、LRU、OPT），依据其不同的算法方式，分别计算该页面引用串在不同算法下的缺页次数与缺页率，并显示各页面的变化情况。

1.2 内容分析对于该课程设计中模拟的请求页式存储管理的页面置换过程，只要掌握其中最基本的三种算法，包括FIFO、LRU及OPT。

另外，对于同一个页面引用串，要求能够调用不同的算法对它进行操作。

2、过程设计2.1模块设计在下图的主模块设计图中，只注重描绘了请求页式存储管理的三种主要算法，未描绘出细节部分。

图2.1 请求页式存储管理的主模块设计图2.2 算法原理分析要成功实现算法，首先要知道各个方法是怎么做的，即原理是怎样的，下面是三种算法的原理。

（1）FIFO算法：该算法认为刚被调入的页面在最近的将来被访问的可能性很大，而在主存中滞留时间最长的页面在最近的将来被访问的可能性很小。

因此。

FIFO算法总是淘汰最先进入主存的页面，即淘汰在主存中滞留时间最长的页面。

（2）LRU算法是最近最久未使用，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出在当前页面中最近最久没有使用的页面。

该算法总是选择最近一段时间内最长时间没有被访问过的页面调出。

它认为那些刚被访问过的页面可能在最近的将来还会经常访问他们，而那些在较长时间里未被访问的页面，一般在最近的将来再被访问的可能性较小。

页式存储管理一、实验目的：掌握分页式存储管理的基本概念和实现方法。

要求编写一个模拟的分页式管理程序，并能对分页式存储的页面置换算法进行编写和计算各个算法的缺页率。

二、程序设计：首先创建页面链指针数据结构，并设计页面映像表，采用数组的方法给定页面映像。

申请缓冲区，将一个进程的逻辑地址空间划分成若干个大小相等的部分，每一部分称做页面或页。

每页都有一个编号，叫做页号，页号从0开始依次编排，如0，1，2……。

设置等大小的内存块。

初始状态：将数据文件的第一个页面装入到该缓冲区的第0块。

设计页面置换算法，这里分别采用最佳页面置换算法OPT和最近最久未使用置换算法LRU,并分别计算它们的缺页率，以比较它们的优劣。

三、算法说明：执行程序时，当主存没有可用页面时，为了选择淘汰主存中的哪一页面，腾出1个空闲块以便存放新调入的页面。

淘汰哪个页面的首要问题是选择何种置换算法。

该程序采用人工的方法选择，依置换策略选择一个可置换的页，并计算它们的缺页率以便比较。

/*分页式管理实验-源程序*/#include"stdio.h"#define N 16#define num 5 /*进程分配物理块数目*/int A[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,5,2,3,2,7,8,1,4}; /*页表映像*/typedef struct page{ int address; /*页面地址*/struct page *next;}page;struct page *head,*run,*rear;void jccreat() /*进程分配物理块*/{ int i=1;page *p,*q;head=(page *)malloc(sizeof(page)); p=head;for(i=1;i<=num;i++) { q=(page *)malloc(sizeof(page));p->next=q; q->address=0; q->next=NULL; p=q; }rear=p;}int search(int n){page *p;int i=0;p=head;while(p->next){if(p->next->address==n){printf("Get it at the page %d\n",i+1);run=p;return 1;}p=p->next;i++;}return 0;}void changeOPT(int n,int position){int i;int total=0;int flag=1;int distance[num];int MAX;int order=0;page *p,*q;p=head->next;q=head->next;for(i=0;i<num;i++)distance[i]=100;i=0;while(p){if(p->address==0){flag=0;break;}p=p->next;i++;}if(!flag){p->address=n;printf("Change the page %d\n",i+1);}else{while(q){for(i=position;i<N;i++){if(q->address==A[i])distance[total]=i-position;}total++;q=q->next;}MAX=distance[0];for(i=0;i<num;i++){if(distance[i]>MAX){MAX=distance[i];order=i;}}printf("Change the page %d\n",order+1);i=0;while(p){if(i==order)p->address=n;i++;p=p->next;}}}void changeLRU(int n){int i=0;int flag=1;page *p,*delect;p=head->next;while(p){if(p->address==0){flag=0;p->address=n;printf("Change the page %d\n",i+1);break;}p=p->next;i++;}if(flag){delect=head->next;head->next=delect->next;printf("Delect from the head, and add new to the end.\n");delect->address=n;rear->next=delect;rear=delect;rear->next=NULL;}}float OPT(){int i;int lose=0;float losef;float percent;for(i=0;i<N;i++){if(search(A[i])==0){lose++;changeOPT(A[i],i);}}losef=lose;percent=1-(losef/N);return percent;}float LRU(){int i;int lose=0;float losef;float percent;page *p;for(i=0;i<N;i++){if(search(A[i])==0){lose++;changeLRU(A[i]);}else{p=run->next;run->next=p->next;rear->next=p;rear=p;rear->next=NULL;printf("Move it to end of queue.\n");}}losef=lose;percent=1-(losef/N);return percent;}main() /*主函数部分*/{float percent;int choice;printf("Select the arithmetic:\n(1)OPT\n(2)LRU\nyour choice is:"); scanf("%d",&choice);/*选择页面置换算法*/jccreat(); /*创建进程*/if(choice==1) /*采用OPT算法置换*/{percent=OPT(); /*计算OPT时的缺页率*/ printf("The percent of OPT is %f",percent);}else if(choice==2) /*采用LRU算法置换*/ {percent=LRU(); /*计算LRU时的缺页率*/ printf("The percent of OPT is %f",percent);}else printf("Your choice is invalid.");getch();}四．运行结果:最佳（Optimal）置换算法：最近最久未使用(LRU)置换算法：五、心得体会掌握分页式存储管理的基本概念和实现方法。