操作系统课程设计小题--常用页面置换算法模拟实验

页面置换算法 FIFO OPT 操作系统 置换算法（OPT和FIFO算法）模拟

1. 用随机数方法产生页面走向，页面走向长度为L。 2. 根据页面走向，分别采用FIFO和LRU算法进行页面置换，统计缺页率；为简化操作，在淘汰一页时，只将该页在页表中抹去,而不再判断它是否被改写过，也不将它写回到辅存。 3. 假定可用内存块和页表长度 (作业的页面数)分别为m和k，初始时，作业页面都不在内存。 随机数产生程序： function random: real: begin Seed: =125.0(seed+1.0) Seed: =Seed8192.0trunc (seed/8192) random: = (Seed+0.5)/8192 end; 上述随机数发生函数产生的随机数为0.0～1.0，稍另变化就可得到0～n1之间的随机数。 程序开始时，应对变量Seed (实型)赋初值。

实验题目： 存储管理 1、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。 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技术特点，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： ①50%的指令是顺序执行的； ②25%的指令是均匀分布在前地址部分； ③25%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] 的指令之间随即选取一起点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条指令排在虚存地址，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条指令为第一页（对应虚存地址为[10，19]）； … … 第310条~第319条指令为第31页（对应虚地址为[310，319]）。 按以上方式，用户指令可组成32页。 （3）计算并输出下述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（LRU)； ③最佳淘汰算法（OPT），先淘汰最不常用的页地址； ④最近未使用算法（NRU）。 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。

页面置换算法模拟，包括三种置换算法：OPT,LRU,FIFO。

编写程序实现页面置换算法中常用的FIFO、LRU。 FIFO页面置换算法：FIFO淘汰算法是最先使用的页面最先被淘汰。该算 法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法实现简单只需把一个进程已调入内存的页面，按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指针，使它总是指向最老的页面。先进先出(FIFO)页面置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。该算法是选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法赋于请求调入页面一个空间（工作集），淘汰掉最先调入的页，取而代之的是紧随它进来的页，这样就基本上实现了对最先进入内存的页面的淘汰。 LRU页面置换算法：该算法淘汰的页面是在最近一段时间里较久未被访问的那一页，它是根据程序执行时的局部性原理而设计的。

《计算机操作系统》实验指导书 实验类别： 课内实验 实验课程名称： 计算机操作系统实验室名称：计算机科学与技术专业实验室 实验课程编号： N02140113 总 学 时： 8 学 分： 4.5 适用专业： 软件工程 先修课程： 计算机导论及操作、计算机硬件 实验一 进程同步控制 1、开发语言及实现平台或实验环境 C++/JAVA Turbo C / Microsoft Visual Studio 6.0 / Microsoft Visual Studio .NET 2010 2、实验目的 （1）加强对进程概念的理解,尤其是对进程的同步与互斥机制的理解。 （2）分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥与同步的方法。 3、实验要求 （1）理解利用进程控制机制； （2）理解利用信号量进行进程同步控制原理； （3）使用某种编程语言进行模拟实现生产者-消费者进程。 4、实验原理 （注意：这个仅是个例子，仅供参考） 生产者-消费者问题描述的是：有一群生产者进程在生产产品，并将这些产品提供给消费者进程去消费。为使生产者进程与消费者进程能够并发执行，在两者之间设置了一个具有n个缓冲区的缓冲池，生产者进程将它所生产的产品放入一个缓冲区中；消费者进程可以从一个缓冲区中取走产品去消费。尽管所有的生产者和消费者进程都是以异步方式运行的，但它们之间必须保持同步，即不允许消费者进程到一个空缓冲区去取产品；也不允许生产者进程向一个已经装满产品的缓冲区中投放产品。 这是一个同步与互斥共存的问题。 生产者—消费者问题是一个同步问题。即生产者和消费者之间满足如下条件： (1) 消费者想接收数据时，有界缓冲区中至少有一个单元是满的。 (2) 生产者想发送数据时，有界缓冲区中至少有一个单元是空的。 故设置两个信号量： (1) empty：说明空缓冲区的数目，初值为有界缓冲区的大小N。 (2) full：说明已用缓冲区的数目，初值为０。 由于有界缓冲区是临界资源，因此，各生产者进程和各消费者进程之间必须互斥执行。故设置一个互斥信号量mutex，其初值为１。

运用java web技术实现了操作系统中的磁盘调度算法、进程调度算法和页面置换算法。并对磁盘调度过程进行了形象化展示。

本资源使用Java实现了页面置换算法OPT、FIFO、LRU的模拟实现以及FIFO和LRU的命中率对比，内容包括Java源项目、jar包和bat文件。该资源的文字版信息请访问博客《操作系统实验：页面置换算法的模拟实现及命中率对比（学习笔记）》（https://blog.csdn.net/weixin_40589192/article/details/106997447）。

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