计算机操作系统-实验三-存储器管理.doc

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1、佛山科学技术学院实验报告课程名称操作系统原理实验项目实验二-进程调度实验讲义专业班级姓名学号指导教师成绩日期一、实验目的1.实验目的（1）掌握先进先出页面置换算法；（2）掌握随机替换页面置换算法；（3）掌握OPT页面置换算法；（4）掌握最近最少使用页面置换算法；（5）熟悉抖动现象及其产生原理；（6）熟悉C/C++编程。2、实验学时：2学时3、实验要求（1）进程正常运行占用内存空间共320K，页面大小是1K/2K/4K/8K；（2）随机生成256个页面置换次序；（3）用于分配页面大小的内存总空间是32K；（4）给出四种页面置换算法的换页过程，并计算各自的缺页率。二、实验内容

2、编写程序，使用四种不同的页面替换策略算法进行页面替换。分别是先进先出，随机替换，时钟页面替换，最近最久未使用页面替换，并计算缺页率。三、实验原理在地址映射过程中，若在页面中发现所要访问的页面不再内存中，则产生缺页中断。当发生缺页中断时操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存，以便为即将调入的页面让出空间。而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。常用算法有：1．最佳置换算法（OPT）（理想置换算法）；2．先进先出置换算法（FIFO）：3．最近最久未使用（LRU）算法；4．Clock置换算法（LRU算法的近似实现；5．最少使用（LFU）置换算法。抖动(Thrashing

3、)就是指当内存中已无空闲空间而又发生缺页中断时，需要从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，如果算法不适当，刚被换出的页很快被访问，需重新调入，因此需再选一页调出，而此时被换出的页很快又要被访问，因而又需将它调入，如此频繁更换页面，以致花费大量的时间，我们称这种现象为"抖动";产生抖动的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的对立统一矛盾关系引起的，为了提高CPU利用率，可提高多道程序度，但单纯提高多道程序度又会造成缺页率的急剧上升，导致CPU的利用率下降，而系统的调度程序又会为了提高CPU利用率而继续提高多道程序度，形成恶性循环，我们称这时的进程是处于"抖动"状态.请

4、根据实验数据进行分析：页面大小是越大越好？还是越小越好？如何解释这个现象？例子：进程A占用内存空间共64k。1）页面大小是1K时分成64页；给各页面编号：0-63随机生成15个替换页面：1,1，4,6,12,48，4,8,16,6，57,28,47,26,172）页面大小是2K时分成32页；给各页面编号：0-31随机生成15个替换页面：1,1，4,6,12,28，4,8,16,6，17,28,14,26,173）页面大小是4K时分成16页；给各页面编号：0-15随机生成15个替换页面：1,1，4,6,12,8，4,8,1,6，7,8,7,6,74）页面大小是8K时分成8页

5、；给各页面编号：0-7随机生成15个替换页面：1,1，4,6,12,48，4,8,16,6，57,28,47,26,17针对以上四种情况，采用四种不同的置换算法。四、实验步骤1．输入进程置换页数；2．输入内存的空间大小；3．输入进程的空间大小；4．输入页面大小（1K/2K/4K/8K/16K/32K）；5．选择相应的算法，计算缺页率；6．实验结果分析及讨论。五、程序源代码及注释六、实验结果分析1、运行结果如下：2、结果分析及体会•(1)先进先出FIFO算法缺页6次缺页率=60.%1364146620011111111221x3333333302xx666666663xxx

6、4444444•(2)最佳算法OPT算法缺页6次缺页率=60.%1364146620011111111201x3333333332xx666666663xxx4444444•(3)最近最少使用算法缺页6次缺页率=60.%1364146620011111111101x3333333222xx666666663xxx4444444•(4)随机置换页面算法缺页6次缺页率=60.%1364146620011111111111x3333333202xx666666663xxx4444444页面大小算法1K2K4K8K16K32K先进先出90.%90.%90.%89.%88.%89.

7、%OPT74.%69.%70.%72.%76.%89.%最近最少使用90.%91.%90.%90.87.%89.%随机替换90.%91.%89.%90.%85.%89.%抖动现象解释：根据上述结果可知，采用不同的算法抖动现象是不同的。(1)采用FIFO时，当页面大小越大时，缺页率越来越小；(2)采用OPT时，当页面大小越大时，缺页率越来越大，而且幅度上升很高；(3)采用最近最少使用时，当页面大小变化时，缺页率没有一点的规律；(4)采用随机页面置换时，当页面大小变化时，缺页率没有一点的规律。最后得出的结论是：抖动现象不仅仅跟页面