操作系统实验四存储管理
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实验四固定分区存储管理一、实验目的通过编写固定分区存储管理的模拟程序,加深对操作系统存储管理功能中的固定分区管理方式、主存分配表等相应知识的理解。
二、实验内容(1)作业J3请求资源,申请5K大小的内存空间;(2)作业J4申请33K大小的内存空间;(3)作业J1执行完毕,释放空间4、编写程序实现相应存储空间的分配和去配,若请求成功,修改主存分配表,并输出该表,若请求不能满足,输出“分配失败”。
(其中不考虑空闲分区的移动)。
实验代码:#include<stdio.h>#include<vector>#include<string>#include<string.h>#include<iostream>using namespace std;//定义进程资源类class Resource{public :string name; //用来表示占用进程int num; //用来标识分区号int begin; //用来存放其实地址int length; //用来标识内存长度int take; //用来表示当前的该资源是否被占用Resource(int n,int b,int l,int t){num = n;begin = b;length = l;take = t;}};//定义输出类class Output{public :string o_name;int o_num;int o_begin;int o_length;int o_take;};//申请资源请求bool Request(string name,int len,vector<Resource> &res) {vector<Resource *> r;//!!!!!!!!在这边定义一个指针,用来指向res,这里的好处是待会进行排序的时候,不会修改原来的res原来元素的顺序!!!!for(int m=0;m<res.size();m++){r.push_back(&res[m]);}//按书上所说的,首先对分区进行从小到大进行排序。
欢迎共阅班级: 姓名: 学号:5) 当前计算机的实际内存大小为:______________________________________ 分析程序4-1,请回答问题:1) 理论上每个Windows 应用程序可以独占的最大存储空间是:_____________2) 程序中,用于检查系统中虚拟内存特性的API 函数是:__________________ 4.2 Windows 虚拟内存本节实验的目的是:实验4存储管理1) 通过实验了解Windows内存的使用,学习如何在应用程序中管理内存,体会Windows应用程序内存的简单性和自我防护能力。
2) 学习检查虚拟内存空间或对其进行操作;3) 了解Windows的内存结构和虚拟内存的管理,进而了解进程堆和Windows为使用内存而提供的一些扩展功能。
1. 工具/准备工作在开始本节实验之前,请回顾教材的相关内容。
需要准备一台运行Windows系统的计算机,且安装了C/C++编译器。
2. 实验内容与步骤将系统当前的保留区(reserved)虚拟地址空间填入表4.3中。
表4.3 实验记录2) 根据运行结果,请简单描述程序运行的流程:_________________________________________________________________________________________________________________________________________的程序段,该段程序试图通过VirtualAlloc()函数,然后利用物理备用内存将整个块分配到虚拟内存空间的任何位置。
这种技术只对拥有1GB以上的RAM且都有换页文件的计算机可行。
从运行结果看,这种技术成功了吗?_________________。
3) 程序中说明为___________________________________________________的程序段,该段程序利用VirtualAlloc()函数,如果函数成功,则获得大块内存,但不将任何物理内存调配到此块中。
操作系统存储管理实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过编写一段程序,实现对内存的分配和回收操作,并验证算法的正确性和性能。
二、实验内容1.实现首次适应算法首次适应算法是一种动态分配的内存管理算法,通过从低地址往高地址内存块,找到第一个满足需求的空闲块进行分配。
具体实现过程如下:(1)初始化内存空间,设置内存块的大小和地址范围;(2)编写一个函数,实现内存的分配操作,根据需求大小找到第一个合适的空闲块,并在其前后设置相应的标志位;(3)编写一个函数,实现内存的回收操作,根据释放块的地址,将其前后的标志位进行合并;(4)模拟应用程序的运行,测试内存的分配和回收操作。
2.实现最佳适应算法最佳适应算法是一种动态分配的内存管理算法,通过整个内存空间,找到最小的满足需求的空闲块进行分配。
具体实现过程如下:(1)初始化内存空间,设置内存块的大小和地址范围;(2)编写一个函数,实现内存的分配操作,遍历整个内存空间,找到满足需求且大小最小的空闲块进行分配;(3)编写一个函数,实现内存的回收操作,根据释放块的地址,将其前后的标志位进行合并;(4)模拟应用程序的运行,测试内存的分配和回收操作。
三、实验结果1.首次适应算法经过测试,首次适应算法能够正确地进行内存的分配和回收操作,并且算法的性能良好。
尽管首次适应算法在分配过程中可能会产生碎片,但是由于它从低地址开始,可以在较短的时间内找到满足需求的空闲块。
在实际应用中,首次适应算法被广泛采用。
2.最佳适应算法经过测试,最佳适应算法能够正确地进行内存的分配和回收操作,并且算法的性能较好。
最佳适应算法会整个内存空间,找到大小最小的满足需求的空闲块。
因此,在分配过程中不会产生很多的碎片,但是算法的执行时间较长。
四、实验总结通过本次实验,我们成功地实现了首次适应算法和最佳适应算法,并对算法的正确性和性能进行了验证。
两种算法在内存的分配和回收过程中都表现出良好的性能,可广泛应用于实际场景中。
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}}}。
实验四操作系统存储管理实验报告一、实验目的本次操作系统存储管理实验的主要目的是深入理解操作系统中存储管理的基本原理和方法,通过实际操作和观察,掌握内存分配、回收、地址转换等关键技术,提高对操作系统存储管理机制的认识和应用能力。
二、实验环境操作系统:Windows 10开发工具:Visual Studio 2019三、实验原理1、内存分配方式连续分配:分为单一连续分配和分区式分配(固定分区和动态分区)。
离散分配:分页存储管理、分段存储管理、段页式存储管理。
2、内存回收算法首次适应算法:从内存低地址开始查找,找到第一个满足要求的空闲分区进行分配。
最佳适应算法:选择大小最接近作业需求的空闲分区进行分配。
最坏适应算法:选择最大的空闲分区进行分配。
3、地址转换逻辑地址到物理地址的转换:在分页存储管理中,通过页表实现;在分段存储管理中,通过段表实现。
四、实验内容及步骤1、连续内存分配实验设计一个简单的内存分配程序,模拟固定分区和动态分区两种分配方式。
输入作业的大小和请求分配的分区类型,程序输出分配的结果(成功或失败)以及分配后的内存状态。
2、内存回收实验在上述连续内存分配实验的基础上,添加内存回收功能。
输入要回收的作业号,程序执行回收操作,并输出回收后的内存状态。
3、离散内存分配实验实现分页存储管理的地址转换功能。
输入逻辑地址,程序计算并输出对应的物理地址。
4、存储管理算法比较实验分别使用首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法进行内存分配和回收操作。
记录不同算法在不同作业序列下的内存利用率和分配时间,比较它们的性能。
五、实验结果与分析1、连续内存分配实验结果固定分区分配方式:在固定分区大小的情况下,对于作业大小小于或等于分区大小的请求能够成功分配,否则分配失败。
内存状态显示清晰,分区的使用和空闲情况一目了然。
动态分区分配方式:能够根据作业的大小动态地分配内存,但容易产生内存碎片。
2、内存回收实验结果成功回收指定作业占用的内存空间,内存状态得到及时更新,空闲分区得到合并,提高了内存的利用率。
操作系统存储管理实验报告一、实验目的操作系统的存储管理是计算机系统中非常重要的组成部分,它直接影响着系统的性能和资源利用率。
本次实验的目的在于深入理解操作系统中存储管理的基本原理和方法,通过实际操作和观察,掌握存储分配、回收、地址转换等关键技术,并对不同存储管理策略的性能进行分析和比较。
二、实验环境本次实验在 Windows 10 操作系统下进行,使用 Visual Studio 2019 作为编程环境,编程语言为 C++。
三、实验内容(一)固定分区存储管理1、原理固定分区存储管理将内存空间划分为若干个固定大小的分区,每个分区只能装入一道作业。
分区的大小可以相等,也可以不等。
2、实现创建一个固定大小的内存空间数组,模拟内存分区。
为每个分区设置状态标志(已分配或空闲),并实现作业的分配和回收算法。
3、实验结果与分析通过输入不同大小的作业请求,观察内存的分配和回收情况。
分析固定分区存储管理的优缺点,如内存利用率低、存在内部碎片等。
(二)可变分区存储管理1、原理可变分区存储管理根据作业的实际需求动态地划分内存空间,分区的大小和数量是可变的。
2、实现使用链表或数组来管理内存空间,记录每个分区的起始地址、大小和状态。
实现首次适应、最佳适应和最坏适应等分配算法,以及分区的合并和回收算法。
3、实验结果与分析比较不同分配算法的性能,如分配时间、内存利用率等。
观察内存碎片的产生和处理情况,分析可变分区存储管理的优缺点。
(三)页式存储管理1、原理页式存储管理将内存空间和作业都划分为固定大小的页,通过页表将逻辑地址转换为物理地址。
2、实现设计页表结构,实现逻辑地址到物理地址的转换算法。
模拟页面的调入和调出过程,处理缺页中断。
3、实验结果与分析测量页式存储管理的页面置换算法(如先进先出、最近最少使用等)的命中率,分析其对系统性能的影响。
探讨页大小的选择对存储管理的影响。
(四)段式存储管理1、原理段式存储管理将作业按照逻辑结构划分为若干个段,每个段有自己的名字和长度。
实验四操作系统存储管理实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解操作系统中存储管理的基本原理和方法,通过实际操作和观察,掌握内存分配与回收、页面置换算法等关键概念,并能够分析和解决存储管理中可能出现的问题。
二、实验环境本次实验在装有 Windows 操作系统的计算机上进行,使用了 Visual Studio 等编程工具和相关的调试环境。
三、实验内容(一)内存分配与回收算法实现1、首次适应算法首次适应算法从内存的起始位置开始查找,找到第一个能够满足需求的空闲分区进行分配。
在实现过程中,我们通过建立一个空闲分区链表来管理内存空间,每次分配时从表头开始查找。
2、最佳适应算法最佳适应算法会选择能够满足需求且大小最小的空闲分区进行分配。
为了实现该算法,在空闲分区链表中,分区按照大小从小到大的顺序排列,这样在查找时能够快速找到最合适的分区。
3、最坏适应算法最坏适应算法则选择最大的空闲分区进行分配。
同样通过对空闲分区链表的排序和查找来实现。
(二)页面置换算法模拟1、先进先出(FIFO)页面置换算法FIFO 算法按照页面进入内存的先后顺序进行置换,即先进入内存的页面先被置换出去。
在模拟过程中,使用一个队列来记录页面的进入顺序。
2、最近最久未使用(LRU)页面置换算法LRU 算法根据页面最近被使用的时间来决定置换顺序,最近最久未使用的页面将被置换。
通过为每个页面设置一个时间戳来记录其最近使用的时间,从而实现置换策略。
3、时钟(Clock)页面置换算法Clock 算法使用一个环形链表来模拟内存中的页面,通过指针的移动和页面的访问标志来决定置换页面。
四、实验步骤(一)内存分配与回收算法的实现步骤1、初始化内存空间,创建空闲分区链表,并为每个分区设置起始地址、大小和状态等信息。
2、对于首次适应算法,从链表表头开始遍历,找到第一个大小满足需求的空闲分区,进行分配,并修改分区的状态和大小。
3、对于最佳适应算法,在遍历链表时,选择大小最接近需求的空闲分区进行分配,并对链表进行相应的调整。
操作系统实验-存储管理操作系统实验-存储管理1、引言1.1 概述在操作系统中,存储管理是一个关键的任务。
它负责将程序和数据加载到内存中,管理内存的分配和回收,并确保不同进程之间的内存互不干扰。
本实验旨在深入了解并实践存储管理的相关概念和算法。
1.2 目的本实验的目的是让学生通过实际操作,了解存储管理的基本原理和常用算法,包括分页、分段和虚拟内存等。
通过实验,学生将学会如何实现内存分配和回收,以及处理内存碎片等问题。
1.3 实验环境- 操作系统:Windows、Linux、MacOS等- 编程语言:C、C++等2、实验步骤2.1 实验准备- 安装相应的开发环境和工具- 创建一个空白的项目文件夹,用于存放实验代码和相关文件2.2 实验一、分页存储管理- 理解分页存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分页存储管理系统- 设计测试用例,验证分页存储管理的正确性和有效性2.3 实验二、分段存储管理- 理解分段存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分段存储管理系统- 设计测试用例,验证分段存储管理的正确性和有效性2.4 实验三、虚拟存储管理- 理解虚拟存储管理的概念和原理- 实现一个简单的虚拟存储管理系统- 设计测试用例,验证虚拟存储管理的正确性和有效性3、实验结果分析3.1 分页存储管理结果分析- 分析分页存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面大小对系统性能的影响3.2 分段存储管理结果分析- 分析分段存储管理系统的性能优缺点- 比较不同段大小对系统性能的影响3.3 虚拟存储管理结果分析- 分析虚拟存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面置换算法对系统性能的影响4、总结与展望4.1 实验总结- 总结本次实验的收获和体会- 分析实验中遇到的问题和解决方法4.2 实验展望- 探讨存储管理领域的未来发展方向- 提出对本实验的改进意见和建议附件:无法律名词及注释:- 存储管理:操作系统中负责管理内存的任务,包括内存分配、回收和管理等功能。
第1篇随着计算机技术的发展,存储管理在操作系统中的作用日益凸显。
通过本次存储管理实验,我对存储管理有了更加深入的理解和认识。
以下是我在实验过程中的心得体会。
一、实验目的与背景本次实验旨在通过模拟操作系统中的存储管理过程,加深对存储管理机制、页面置换算法和地址转换等概念的理解。
实验背景为虚拟存储器,即通过将部分数据从硬盘调入内存,实现内存大小的扩充,从而提高系统性能。
二、实验内容与方法1. 实验内容本次实验主要包含以下内容:(1)模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
(2)选择页面调度算法处理缺页中断,如FIFO、LRU等。
(3)通过模拟程序,观察不同页面置换算法对系统性能的影响。
2. 实验方法(1)设计模拟程序,模拟操作系统中的地址转换过程。
(2)实现页面置换算法,如FIFO、LRU等。
(3)分析不同页面置换算法对系统性能的影响,如缺页中断次数、命中率等。
三、实验心得1. 理解存储管理机制通过本次实验,我对存储管理机制有了更加深入的认识。
存储管理主要负责内存空间的分配、回收和扩展,确保程序正常运行。
在虚拟存储器中,通过将部分数据从硬盘调入内存,实现内存大小的扩充,从而提高系统性能。
2. 掌握页面置换算法页面置换算法是存储管理中的重要组成部分,它决定了内存中页面的替换策略。
本次实验中,我实现了FIFO、LRU等页面置换算法,并通过模拟程序观察了不同算法对系统性能的影响。
实验结果表明,不同页面置换算法对系统性能的影响较大,合理选择页面置换算法对提高系统性能至关重要。
3. 理解地址转换过程在虚拟存储器中,地址转换过程是将逻辑地址转换为物理地址。
通过本次实验,我了解了地址转换的过程,包括页表查找、地址映射等。
这对我理解操作系统中的内存管理机制具有重要意义。
4. 深化对存储器管理的认识通过本次实验,我认识到存储器管理在操作系统中的重要性。
合理的存储器管理可以提高系统性能、降低内存碎片、提高内存利用率等。
实验四请求分页存储管理模拟实验一:实验目的通过对页面、页表、地址转换和页面置换过程的模拟,加深对请求分页存储管理系统的原理和实现技术的理解。
二:实验内容假设每个页面可以存放10条指令,分配给进程的存储块数为4。
用C语言或Pascal语言模拟一进程的执行过程。
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,如果所访问的指令已经在内存,则显示其物理地址,并转下一条指令;如果所访问的指令还未装入内存,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的缺页次数和缺页率。
页面置换算法:分别采用OPT、FIFO、LRU三种算法。
进程中的指令访问次序按如下原则生成:50%的指令是顺序执行的。
25%的指令是均匀分布在低地址部分。
25%的指令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# include<stdio.h># include<stdlib.h># include<conio.h># define blocknum 4//页面尺寸大小int m; //程序计数器,用来记录按次序执行的指令对应的页号static int num[320]; //用来存储320条指令typedef struct BLOCK //声明一种新类型--物理块类型{int pagenum; //页号int accessed; //访问量,其值表示多久未被访问}BLOCK;BLOCK block[blocknum]; //定义一大小为8的物理块数组void init() //程序初始化函数,对block初始化{for(int i=0;i<blocknum;i++){block[i].pagenum=-1;block[i].accessed=0;m=0;}}int pageExist(int curpage)//查找物理块中页面是否存在,寻找该页面curpage是否在内存块block中,若在,返回块号{for(int i=0; i<blocknum; i++){if(block[i].pagenum == curpage )return i; //在内存块block中,返回块号}return -1;}int findSpace()//查找是否有空闲物理块,寻找空闲块block,返回其块号{for(int i=0;i<blocknum;i++){if(block[i].pagenum==-1)return i; //找到了空闲的block,返回块号}return -1;}int findReplace()//查找应予置换的页面{int pos = 0;for(int i=0;i<blocknum;i++){if(block[i].accessed > block[pos].accessed)pos = i; //找到应该置换页面,返回BLOCK中位置}return pos;void display()//显示物理块中的页面号{for(int i=0; i<blocknum; i++){if(block[i].pagenum != -1){printf(" %02d ",block[i].pagenum);printf("%p |",&block[i].pagenum);}}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的序号(0~320):\n");scanf("%d",&m);//用户决定的起始执行指令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++){//进程中的320条指令访问次序的生成num[i]=m;//当前执行的指令数,if(flag%2==0)m=++m%320;//顺序执行下一条指令if(flag==1)m=rand()%(m-1);//通过随机数,跳转到低地址部分[0,m-1]的一条指令处,设其序号为m1if(flag==3)m=m+1+(rand()%(320-(m+1)));//通过随机数,跳转到高地址部分[m1+2,319]的一条指令处,设其序号为m2flag=++flag%4;printf(" %03d",num[i]);//输出格式:3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printf("\n");}}void pagestring() //显示调用的页面序列,求出此进程按次序执行的各指令所在的页面号并显示输出{for(int i=0;i<320;i++){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printf("\n");}}void OPT() //最佳替换算法{int n=0;//记录缺页次数int exist,space,position;int curpage;//当前指令的页面号for(int i=0;i<320;i++){m=num[i];curpage=m/10;exist=pageExist(curpage);if(exist==-1){ //当前指令的页面号不在物理块中space=findSpace();if(space != -1){ //当前存在空闲的物理块block[space].pagenum = curpage; //将此页面调入内存display();//显示物理块中的页面号n++;//缺页次数+1}else{ //当前不存在空闲的物理块,需要进行页面置换for(int k=0;k<blocknum;k++){for(int j=i;j<320;j++){//找到在最长(未来)时间内不再被访问的页面if(block[k].pagenum!= num[j]/10){block[k].accessed = 1000;} //将来不会被访问,设置为一个很大数else{ //将来会被访问,访问量设为jblock[k].accessed = j;break;}}}position = findReplace();//找到被置换的页面 ,淘汰block[position].pagenum = curpage;// 将新页面调入display();n++; //缺页次数+1}}}printf("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int exist,space,position ;int curpage;//当前指令的页面号for(int i=0;i<320;i++){m=num[i];curpage=m/10;exist = pageExist(curpage);if(exist==-1){ //当前指令的页面号不在物理块中space = findSpace();if(space != -1){ //当前存在空闲的物理块block[space].pagenum = curpage; //将此页面调入内存display();//显示物理块中的页面号n++;//缺页次数+1}else{ //当前不存在空闲的物理块,需要进行页面置换position = findReplace();block[position].pagenum = curpage;display();n++; //缺页次数+1}}elseblock[exist].accessed = -1;//恢复存在的并刚访问过的BLOCK中页面accessed为-1for(int j=0; j<blocknum; j++){//其余的accessed++block[j].accessed++;}}printf("缺页次数:%d\n",n);printf("缺页率:%f%%\n",(n/320.0)*100);}void FIFO(){int n=0;//记录缺页次数int exist,space,position ;int curpage;//当前指令的页面号int blockpointer=-1;for(int i=0;i<320;i++){m=num[i];curpage=m/10;exist = pageExist(curpage);if(exist==-1){ //当前指令的页面号不在物理块中space = findSpace();if(space != -1){ //当前存在空闲的物理块blockpointer++;block[space].pagenum=curpage; //将此页面调入内存n++;//缺页次数+1display();//显示物理块中的页面号}else{ // 没有空闲物理块,进行置换position = (++blockpointer)%4;block[position].pagenum = curpage; //将此页面调入内存n++;display();}}}printf("缺页次数:%d\n",n);printf("缺页率:%f%%\n",(n/320.0)*100);}void main(){int choice;printf("************请求分页存储管理模拟系统*************\n");randam();printf("************此进程的页面调用序列如下**************\n");pagestring();while(choice != 4){printf("********1:OPT 2:LRU 3:FIFO 4:退出*********\n");printf("请选择一种页面置换算法:");scanf("%d",&choice);init();switch(choice){case 1:printf("最佳置换算法OPT:\n");printf("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");OPT();break;case 2:printf("最近最久未使用置换算法LRU:\n");printf("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");LRU();break;case 3:printf("先进先出置换算法FIFO:\n");printf("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();break;}}}。
宁德师范学院计算机系实验报告(2014 — 2015学年第二学期)课程名称操作系统__________实验名称实验四存储管理专业计算机科学与技术(非师)年级___________ 2012级____________学号 B2012102147姓名王秋指导教师________ 王远帆____________实验日期2015-05-20 ___________ 实验目的与要求:(1)通过对Win dows 7 “任务管理器”、“计算机管理”、“我的电脑”属性、“系统信息”、“系统监视器”等程序的应用,学习如何察看和调整Windows的内存性能,加深对操作系统存储管理、虚拟存储管理等理论知识的理解。
⑵了解Windows 7的内存结构和虚拟内存的管理,理解进程的虚拟内存空间和物理内存的映射关系。
实验设备(环境):(1)一台安装有 Cygwin Terminal 的计算机(2)Windows 7 操作系统(3)VC++6.0实验内容:(1)观察和调整 Windows 的内存性能。
(2)了解和检测进程的虚拟内存空间。
实验步骤、实验结果及分析:(1)观察和调整 Win dows的内存性能。
1 :阅读“背景知识”,请回答:1)什么是“分页过程”?分页过程就是将信息从主内存移动到磁盘进行临时存储的过程。
2 )什么是“内存共享”?允许访问某些内存空间而不危及它和其他应用程序的安全性和完整性。
3 )什么是“未分页合并内存”和“分页合并内存”?Win dows 2000 中,未分页合并内存的最大限制是多少?未分页合并内存:分页合并内存是存储迟早需要的可分页代码或数据的内存部分。
分页合并内存:未分页合并内存包含必须驻留在内存中的占用代码或数据。
在Windows7中为分业合并内存的最大限制是256MB。
1)Win dows 分页文件默认设置的最小容量和最大容量是多少?内存数量的1.5倍作为分页文件的最小容量,这个最小容量的两倍作为最大容量。
2 :登录进入 Windows Professional 。
3 :查看包含多个实例的应用程序的内存需求。
1)启动想要监视的应用程序,例如Word 。
2)右键单击任务栏以启动“任务管理器”。
3)在“ Windows任务管理器”对话框中选定“进程”选项卡。
4)向下滚动在系统上运行的进程列表,查找想要监视的应用程序。
请在表4-3中记录:表4-3 实验记录「回立件旧进项g 5E^(H]庄用程吊「进程軀劳_]性龍丄尿网丄闲户亦曲FIB用户若CfU内机…分锐丰页厂PCConporii a .-.3S32UM00l Eg K.轴KCMA. exe3624LIH002P7O0 K176 KPCCoflijaftifr...3836UH00l r®52 K ND EB酬■倉Wh酣3732口JI001,10Q K旳K4196UH□□26,149 Bt4T4 K■tiiskner. exe42GB LIM00 2. 65&K.135 Kwn-aacll.427B UN00i r576 K114 ETfLobaePirit..431 &UN00]0r032 K105 KTIF1 al Emm. ”4T4B UH ao m r94 KO I LWS EV. 4X&S1DD LIM on IQ4 K9T ECDmha51. exe SI 12LIM00i r(M6 K96 EAlitiybsflk.5L4B UN00 4.720 K1H0 K:numui EYE引帀UN gg23, OSS K丽3氐:Evchast. «ea7ZD LDCtL..□□兀736 r BT K:svchost. exe1252LOCAL...on T 公 2 K.nil K f i.svcho s t. ese1364LOC肛..00 4.020 K HO K.▼litJ显示商有周户的退程& 结丟进程⑥进题75 CPU修用玺12% 吻毘田津37^J_______________ 二__________ 一-------图1 word运行情况“内存使用”列显示了该应用程序的一个实例正在使用的内存数量。
5)启动应用程序的另一个实例并观察它的内存需求。
请描述使用第二个实例占用的内存与使用第一个实例时的内存对比情况:第二个实例占用内存 22772K,比第一个实例占用的内存大很多4 :未分页合并内存。
估算未分页合并内存大小的最简单方法是使用“任务管理器”。
未分页合并内存的估计值显示在“任务管理器”的“性能”选项卡的“核心内存”部分。
总数(K) : _______ 220 ____________分页数:___________ 167 ___________未分页(K) : 34WJ存內存理数缓ffl诩物S已可空0 0 9 2 6 OD o 8 □791aft分页数 未分页图2核心内存还可以使用“任务管理器”查看一个独立进程正在使用的未分页合并内存数量和分页合并内存 数量。
操作步骤如下:1) 单击“ Windows 任务管理器”的“进程”选项卡,然后从“查看”菜单中选择“选择列” 命令,显示“进程”选项卡的可查看选项。
2) 在“选择列”对话框中,选定“页面缓冲池”选项和“非页面缓冲池”选项旁边的复选框, 然后单击“确定”按钮。
返回Windows “任务管理器”的“进程”选项卡时,将看到其中增加显示了各个进程占用的 分页合并内存数量和未分页合并内存数量。
仍以刚才打开观察的应用程序 (例如Word )为例,请在表4-4中记录:表4-4 实验记录从性能的角度来看,未分页合并内存越多,可以加载到这个空间的数据就越多。
拥有的物理内 存越多,未分页合并内存就越多。
但未分页合并内存被限制为 256MB ,因此添加超出这个限制的内存对未分页合并内存没有影响。
5 :提高分页性能。
在Windows 2000 的安装过程中,将使用连续的磁盘空间自动创建分页文件 (pagefile.sys )用户可以事先监视变化的内存需求并正确配置分页文件, 使得当系统必须借助于分页时的性能达到最高。
虽然分页文件一般都放在系统分区的根目录下面,但这并不总是该文件的最佳位置。
要想从分页获得最佳性能,应该首先检查系统的磁盘子系统的配置,以了解它是否有多个物理硬盘驱动器。
1) 在“开始”菜单中单击“设置”-“控制面板”命令,双击“管理工具”图标,再双击“计算机管理”图标。
2) 在“计算机管理”窗口的左格选择“磁盘管理”管理单元来查看系统的磁盘配置。
如果系统只有一个硬盘, 那么建议应该尽可能为系统配置额外的驱动器。
这是因为:Windows2000最多可以支持在多个驱动器上分布的16个独立的分页文件。
为系统配置多个分页文件可以实现对不同磁盘I/O 请求的并行处理,这将大大提高 I/O 请求的分页文件性能。
请在表4-5中记录: 表4-5 实验记录卷布局I类型I文件累统I状态I容量实验结论:简单描述windows进程的虚拟内存管理方案:通过对文件的操作权限,有只读,读写,不允许访问等等和不同的调度方式实现对虚拟内存的管理。
程序代码清单程序4-1代码:#i nclude <win dows.h>#in elude <iostream>#in elude <shlwapi.h>#i nclude <ioma nip>#pragma comme nt(lib, "Shlwapi.lib")}void mai n(){ShowVirtualMemory();::WalkVM(::GetCurre ntProcess());}实验分析:应用程序将物理内存和虚拟内存视为一个独立的实体,当主内存不足时,系统会使用硬盘获取虚拟内存,分页就是将信息从主内存移动到磁盘进行临时存储的过程。
但是使用分页会减低计算机的访问速度。
实验总结(包括过程总结、心得体会及实验改进意见等):1. 在命令提示符中运行应用程序时要先转到应用程序所在的盘符下,要把应用程序所在目录位置输入正确,才能找到相应的程序运行。
2. 内存分为未分页合并内存和分页合并内存;分页合并内存是存储迟早需要的可分页代码或数据的内存部分;未分页合并内存包含必须驻留在内存中的占用代码或数据。
3. 通过本次实验了解到了当物理内存耗尽时可以采取的解决方法,一个是加大物理内存,一个是使用分页。
虽然分页解决了内存不足的问题,但是使用分页会降低系统的访问速度,而且只有一个物理硬盘驱动器的系统限制了优化分页性能的能力。
所以可以使用多个物理驱动器的服务器来使用多个分页文件来提高分页性能。
分页文件最重要的配置参数是大小,太小或太大都不适合,并且应该尽量避免系统增加分页文件的大小。
注:1、报告内的项目或设置,可根据实际情况加以补充和调整2、教师批改学生实验报告应在学生提交实验报告10日内。