分頁存儲(chǔ)管理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

分頁存儲(chǔ)管理實(shí)驗(yàn)報(bào)告篇一：分頁存儲(chǔ)管理的模擬實(shí)驗(yàn)上機(jī)報(bào)告分頁存儲(chǔ)管理的模擬實(shí)驗(yàn)上機(jī)報(bào)告頁面管理的基本原理及方法：各進(jìn)程的虛擬空間被劃分成若干個(gè)長度相等的頁(page)o頁長的劃分和內(nèi)存外存之間的數(shù)據(jù)傳輸速度以及內(nèi)存大小等有關(guān)。頁式管理還把內(nèi)存空間也按也的大小劃分為頁面(pageframe)。然后把頁式虛擬地址與內(nèi)存頁面物理地址建立一一對(duì)應(yīng)頁表，并用相應(yīng)的硬件地址變換機(jī)構(gòu)，來解決離散地址變換問題。在作業(yè)或進(jìn)程開始執(zhí)行之前，把該作業(yè)或進(jìn)程的程序段和數(shù)據(jù)全部裝入內(nèi)存的各個(gè)頁面中，并通過頁表(pagemappingtable)和硬件地址變換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)虛擬地址到內(nèi)存物理地址的地址映射。1.內(nèi)存頁面分配靜態(tài)頁面管理的第一步是為要求內(nèi)存的作業(yè)或進(jìn)程分配足夠的頁面。系統(tǒng)依靠存儲(chǔ)頁面表，請求表及頁表來完成內(nèi)存的分配工作。a.頁表頁表由頁號(hào)與頁面號(hào)組成。如右圖所示頁表的大小由進(jìn)程或作業(yè)的長度決定。例如，對(duì)于一個(gè)每頁長lk,大小為20k的進(jìn)程來說，如果一個(gè)內(nèi)存單元存放一個(gè)頁表項(xiàng)，則只要分配給該頁表20個(gè)存儲(chǔ)單元即可。頁式管理是每個(gè)進(jìn)程至少擁有一個(gè)頁表。實(shí)驗(yàn)中對(duì)頁表的定義如下（采用數(shù)組形式,數(shù)組下標(biāo)表示頁號(hào),數(shù)組單元存放與數(shù)組下標(biāo)（頁號(hào)）相應(yīng)的頁面號(hào)）：intpagetable[100]b?請求表（作業(yè)申請表）請求表用來確定作業(yè)或進(jìn)程的虛擬空間的各頁在內(nèi)存中的對(duì)應(yīng)位置。為了完成這個(gè)認(rèn)為,系統(tǒng)必須知道每個(gè)作業(yè)或進(jìn)程的頁表起始地址（本實(shí)驗(yàn)中假定為0）和長度,以進(jìn)行內(nèi)存分配和地址變換。另外請求表中還包括每個(gè)作業(yè)或進(jìn)程所要求的頁面數(shù)。請求表整個(gè)系統(tǒng)一張,實(shí)驗(yàn)中對(duì)請求表的定義如下（采用結(jié)構(gòu)體數(shù)組形式,并將頁表也作為其中一個(gè)成員（即域））： ＃defineu5structapplication_table{charname[8]；/*作業(yè)名*/intsize； /*作業(yè)大小 即將上表中的請求頁面數(shù)改用字節(jié)表示*/intpaddress； /*頁表起始地址*/intlength；/*頁表長度 以頁面數(shù)表示*/intstate；/*內(nèi)存的分配狀態(tài)，以分配的用1表示，未分配的用0表示*/intpagetable[100]；/*頁表，放在這里是為了方便虛地址轉(zhuǎn)換及作業(yè)撤銷的操作*/}application[u]；c．存儲(chǔ)頁面表（本實(shí)驗(yàn)中采用位示圖法）位示圖也是整個(gè)系統(tǒng)一張,它指出內(nèi)存各頁面是否已被分配出去，以及未分配頁面的總數(shù)。在內(nèi)存中劃分一塊固定區(qū)域，每個(gè)單元的每個(gè)比特代表一個(gè)頁面，如果該頁面已被分配，則對(duì)應(yīng)比特位置為1，否則為0。本實(shí)驗(yàn)中采用二維數(shù)組（16*16）形式存儲(chǔ):intgraphic[16][16]={{0,0,0,1,1},{0,1,1,0,0},{0,0,0,0,1}}d.分配算法首先,將位示圖初始化,可任選幾個(gè)單元,可全部初始化為0.接著，鍵盤輸入作業(yè)名（name）和作業(yè)大?。╯ize）,大小為lk,所以將作業(yè)大小除以頁面大?。╨k），頁面數(shù)（即頁表長度）,搜索空閑頁面表看是否有n返回”無法分配”,若有則開始設(shè)置頁表,將作業(yè)名,址頁表長度,狀態(tài)置入請求表,起始地址為頁表的第0然后根據(jù)頁表,搜索空閑頁面表,填入頁表中.地址變換由地址分配方式得知,在一個(gè)作業(yè)或進(jìn)程的頁表中,連續(xù)的頁號(hào)對(duì)應(yīng)于不連續(xù)的頁面號(hào).做地址轉(zhuǎn)換時(shí),必須知道所要轉(zhuǎn)換的虛地址（X）以及該虛地址所屬作業(yè)名（由鍵盤輸入,如有重名的作業(yè),則順序輸出虛地址在各項(xiàng)作業(yè)中所對(duì)應(yīng)的物理地址），查頁表，對(duì)應(yīng)頁號(hào)y=x/1024,所求物理地址：作業(yè)撤銷鍵盤輸入所要撤銷的作業(yè)名（如有重名,則都撤銷）,搜索作業(yè)申請表,每遇到作業(yè)名相同的,則將作業(yè)大小及狀態(tài)改為0（表示撤銷）,搜索頁表,當(dāng)作業(yè)名相同時(shí),根據(jù)頁表修改位示圖中相應(yīng)功能模塊的選擇實(shí)驗(yàn)中采用多分支選擇語句（switch）來實(shí)現(xiàn)多種功能模塊的選擇,寫在主程序中.篇二：分頁管理實(shí)驗(yàn)報(bào)告XX-XX學(xué)年第二學(xué)期操作系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告班級(jí)網(wǎng)絡(luò)2班學(xué)號(hào)XX14620207姓名韓金鋮成績指導(dǎo)教師于復(fù)興1、實(shí)驗(yàn)題目：（1）模擬請求分頁存儲(chǔ)管理中的硬件地址轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生卻頁中斷的過程。（2）采用先進(jìn)先出（或LRU）算法實(shí)現(xiàn)分頁管理的缺頁調(diào)度。2、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?） 通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M請求分頁存儲(chǔ)管理中的硬件地址轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生卻頁中斷幫助理解在分頁式存儲(chǔ)管理中怎樣虛擬存儲(chǔ)器。（2） 通過采用先進(jìn)先出（或LRU）算法實(shí)現(xiàn)分頁管理的缺頁調(diào)度幫助理解和掌握模擬分頁式虛擬存儲(chǔ)管理的缺頁中斷，幫助自己對(duì)請求分頁管理的概念有一個(gè)清楚的理解。3、 程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過程：（1）請求分頁儲(chǔ)存管理是把作業(yè)的全部信息存在磁盤上，當(dāng)作業(yè)被選中時(shí)，可把作業(yè)的開始幾頁先裝入主存并啟動(dòng)運(yùn)行。為此，在為作業(yè)建立頁表時(shí)，應(yīng)說明哪些頁已在主存，哪些頁尚未裝入主存，頁表格式為：其中，標(biāo)志表示對(duì)應(yīng)頁是否已經(jīng)裝入主存，“標(biāo)志=0”表示該頁尚未裝入主存，“標(biāo)志=1”表示該頁已在主存。主存塊號(hào)表示已裝入主存的頁所占用的塊號(hào)。外存地址表示該頁在外存的地址。（2） 作業(yè)執(zhí)行完時(shí)，指令中的邏輯地址指出了參加運(yùn)算的操作數(shù)存放的頁號(hào)和單元號(hào)，硬件地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)按頁號(hào)查頁表，若該頁對(duì)應(yīng)的標(biāo)志為“1”，則表示該頁已在主存。根據(jù)關(guān)系式：絕對(duì)地址=塊號(hào)*塊長+單元號(hào)。計(jì)算出欲訪問的主存單元地址，將塊長設(shè)成2的整次冪，可把塊號(hào)作為地址寄存器的高位部分，單元號(hào)作為低位部分。兩個(gè)拼接形成絕對(duì)地址。按計(jì)算出的絕對(duì)地址取操作數(shù)，完成一條指令的執(zhí)行。若訪問的頁對(duì)應(yīng)標(biāo)志為“0”，則表示不在主存，這時(shí)硬件發(fā)缺頁中斷信號(hào)，由操作系統(tǒng)按頁表中的該頁對(duì)應(yīng)的外存地址把該頁裝入主存后，執(zhí)行該指令。（3） 設(shè)計(jì)一個(gè)“地址變換”程序來模擬硬件的地址轉(zhuǎn)換工作。當(dāng)訪問的頁不在主存時(shí)，則形成絕對(duì)地址后不去模擬指令的執(zhí)行，而用輸出轉(zhuǎn)換后的地址來代替一條指令的執(zhí)行，當(dāng)訪問的頁不在主存時(shí)，則輸出“*”，表示產(chǎn)生了一次缺頁中斷。該算法框圖如下：地址變換算法：假定主存的每塊長度為126個(gè)字節(jié)；現(xiàn)有一個(gè)共7頁的作業(yè)，其中第0頁至第3頁已裝入，其余三頁尚未裝入主存，該作業(yè)的頁表為：運(yùn)行設(shè)計(jì)的地址變換機(jī)構(gòu)程序，顯示或打印運(yùn)行結(jié)果因僅模擬地址變換，并不模擬指令的實(shí)際執(zhí)行。（4）在分頁式虛擬存貯系統(tǒng)中，當(dāng)硬件發(fā)出缺頁中斷后，轉(zhuǎn)操作系統(tǒng)處理缺頁中斷。如果主存中已無空閑塊，當(dāng)采用先進(jìn)先出算法時(shí)，則淘汰最先進(jìn)入主存的一頁，若該頁修改過，還要存入磁盤，然后在把當(dāng)前要訪問的頁裝入該塊，并修改頁表中的對(duì)應(yīng)標(biāo)志。當(dāng)采用LRU算法時(shí)，則淘汰最近沒有訪問的頁。大概流程圖如下：（5）有了具體的核心算法實(shí)現(xiàn)方法之后，就可以開發(fā)簡單的界面，并且把以上綜合到程序中，最后調(diào)試BUG，完成實(shí)驗(yàn)。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：（1）對(duì)于題目一我制作了一個(gè)幫助界面（如圖1），可以便于我記起實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容以及理解相應(yīng)知識(shí)，有了已知內(nèi)容，我輸入邏輯地址（例如320）則程序輸出為（如圖2）。圖1“題目一幫助界面”圖2“題目一運(yùn)行界面”（2）對(duì)于題目二我同樣制作了一個(gè)幫助界面（如圖3），可以便于我操作程序不出現(xiàn)格式錯(cuò)誤，如果出錯(cuò)程序會(huì)彈出窗口報(bào)錯(cuò)（如圖4）。當(dāng)物理塊數(shù)為3，頁面使用列表為233223123233時(shí)，則采用先進(jìn)先出算法時(shí)table表應(yīng)如下：2332212122332333221223 232333212******（‘*‘代表缺頁中斷）米用LRU算法時(shí)table表應(yīng)如下：23322312323323322312323 2332231212*****（‘*‘代表缺頁中斷）則程序輸出為（如圖5、6）。圖3“題目二幫助界面”圖4“題目二錯(cuò)誤窗口”篇三：請求分頁管理實(shí)驗(yàn)報(bào)告請求分頁存儲(chǔ)管理模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼埱箜撌焦芾硎且环N常用的虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù)。本設(shè)計(jì)通過請求頁式存儲(chǔ)管理中頁面置換算法模擬設(shè)計(jì)，了解虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)，掌握請求頁式管理的頁面置換算法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：通過隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)指令序列，共320條指令。指令的地址按下述原則生成：①50%的指令是順序執(zhí)行的；25%的指令是均勻分布在前地址部分；③25%的指令是均勻分布在后地址部分。具體的實(shí)施方法是：在［0,319］的指令地址之間隨機(jī)選取一起點(diǎn)m；②順序執(zhí)行一條指令；在前地址［0,m+l］中隨機(jī)選取一條指令并執(zhí)行，該指令的地址為m‘；④順序執(zhí)行一條指令，其地址為m，+1；⑤在后地址［m，+2,319］中隨機(jī)選取一條指令并執(zhí)行；⑥重復(fù)上述步驟②~⑤，直到執(zhí)行320次指令。將指令序列變換成為頁地址流設(shè)：①頁面大小為1K用戶內(nèi)存容量為4頁到32頁；③用戶虛存容量為32K。在用戶虛存中，按每K存放10條指令排列虛存地址，即320條指令在虛存中的存放方式為：第0條~第9條指令為第0頁（對(duì)應(yīng)虛存地址為［0,9］）；第10條~第19條指令為第1頁（對(duì)應(yīng)虛存地址為[10,19])；第310條~第319條指令為第31頁（對(duì)應(yīng)虛存地址為[310,319]）。按以上方式，用戶指令可組成32頁。計(jì)算并輸出下述各種算法在不同內(nèi)存容量下的命中率。先進(jìn)先出的算法（FIFO）；最近最少使用算法（LRR）；最少訪問頁面算法（LFR）；最近最不經(jīng)常使用算法（NUR）。3．實(shí)驗(yàn)環(huán)境每個(gè)學(xué)生一臺(tái)微機(jī)，需要安裝windows98或windowsXX操作系統(tǒng)，配備VC、VB、java或C編程語言，每個(gè)學(xué)生上機(jī)時(shí)間不少于24個(gè)小時(shí)。（1）、分頁請求系統(tǒng)是：（1） 請求分頁的頁表機(jī)制。它是在分頁的頁表機(jī)制上增加若干個(gè)項(xiàng)而形成的，作為請求分頁的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（2） 缺頁中斷機(jī)構(gòu)。每當(dāng)用戶程序要訪問的頁面尚未調(diào)入內(nèi)存時(shí)，便產(chǎn)生一缺頁中斷，以請求OS將所缺的頁面調(diào)入內(nèi)存；（3） 地址變換機(jī)構(gòu)。它同樣是在分頁的地址變換機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的。為了實(shí)現(xiàn)請求調(diào)頁還須得到OS的支持，在實(shí)現(xiàn)請求調(diào)頁功能時(shí)，石油OS將所需的頁從外存調(diào)入內(nèi)存；在實(shí)現(xiàn)置換功能時(shí)，也是由OS將內(nèi)存的某些頁調(diào)至外存。為了能實(shí)現(xiàn)請求調(diào)頁和置換功能，系統(tǒng)必須提供必要的硬件支持，其中，最重要的4．實(shí)驗(yàn)提示提示：A.命中率=1-頁面失效次數(shù)/頁地址流長度B?本實(shí)驗(yàn)中，頁地址流長度為320，頁面失效次數(shù)為每次訪問相應(yīng)指令時(shí)，該指令所對(duì)應(yīng)的頁不在內(nèi)存的次數(shù)。C.關(guān)于隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，采用TC系統(tǒng)提供函數(shù)RAND()和RANDOMIZEO來產(chǎn)生。算法的理解㈠FIFO頁面置換算法⑴原理簡述在分配內(nèi)存頁面數(shù)(AP)小于進(jìn)程頁面數(shù)(PP)時(shí)，當(dāng)然是最先運(yùn)行的AP個(gè)頁面放入內(nèi)存。這時(shí)有需要處理新的頁面，則將原來內(nèi)存中的AP個(gè)頁面最先進(jìn)入的調(diào)出(是以稱為FIFO),然后將新頁面放入。以后如果再有新頁面需要調(diào)入，則都按⑵的規(guī)則進(jìn)行。算法特點(diǎn)：所使用的內(nèi)存頁面構(gòu)成一個(gè)隊(duì)列。㈡LRU頁面置換算法⑴原理算述當(dāng)分配內(nèi)存頁面數(shù)(AP)小于進(jìn)程頁面數(shù)(PP)時(shí)，當(dāng)然是把最先執(zhí)行的AP個(gè)頁面放入內(nèi)存。當(dāng)需要調(diào)頁面進(jìn)入內(nèi)存，而當(dāng)前分配的內(nèi)存頁面全部不空閑時(shí)，選擇將其中最長時(shí)間沒有用到的那個(gè)頁面調(diào)出，以空出內(nèi)存來放置新調(diào)入的頁面(稱為LRU)。算法特點(diǎn)：每個(gè)頁面都有屬性來表示有多長時(shí)間未被CPU使用的信息。㈢LFU即最不經(jīng)常使用頁置換算法⑴原理簡述要求在頁置換時(shí)置換引用計(jì)數(shù)最小的頁，因?yàn)榻?jīng)常使用的頁應(yīng)該有一個(gè)較大的引用次數(shù)。但是有些頁在開始時(shí)使用次數(shù)很多，但以后就不再使用，這類頁將會(huì)長時(shí)間留在內(nèi)存中，因此可以將引用計(jì)數(shù)寄存器定時(shí)右移一位，形成指數(shù)衰減的平均使用次數(shù)。LRU算法的硬件支持把LRU算法作為頁面置換算法是比較好的，它對(duì)于各種類型的程序都能適用，但1.一個(gè)進(jìn)程在內(nèi)存中的各個(gè)頁面各有多久時(shí)間未被進(jìn)程訪問；2.如何快速地知道哪一頁最近最久未使用的頁面。為此，須利用以下兩類支持硬件：實(shí)現(xiàn)起來有相當(dāng)大的難度，因?yàn)樗笙到y(tǒng)具有較多的支持硬件。所要解決的問題有：（1）寄存器（2）?？衫靡粋€(gè)特殊的棧來保存當(dāng)前使用的各個(gè)頁面的頁面號(hào)。每當(dāng)進(jìn)程訪問某頁面時(shí)，便將該頁面的頁面號(hào)從棧中移出，將它壓入棧頂。算法特點(diǎn):LFU算法并不能真正反映出頁面的使用情況，因?yàn)樵诿恳粫r(shí)間間隔內(nèi)，只是用寄存器的一位來記錄頁的使用情況，因此，訪問一次和訪問10000次是等效的。㈣NUR頁面置換算法⑴原理簡述所謂“最近未使用”，首先是要對(duì)“近”作一個(gè)界