操作系统实验笔记(七)-linux存储管理

【实验目的与要求】

1、了解虚拟存储技术的特点

2、掌握请求页式存储管理的页面置换算法

3、了解页面大小和内存实际容量对命中率的影响

 

【实验原理】

分页存储管理将一个进程的逻辑地址空间分成若干大小相等的片,成为页面或页。

在进程运行过程中,若其所要访问的页面不在内存而需要把他们调入内存,但内存已无空闲时,为了保证该进程能正常运行,系统必须从内存中调出一页程序或数据,送磁盘的对换区中。但应将哪个页面调出,须根据一定的算法来确定。通常,把选择换出页面的算法称为页面置换算法(Page Replacement Algorithm)。

一个好的页面置换算法,应具有较低的页面更换频率。从理论上讲,应将那些以后不再会访问的页面换出,或将那些在较长时间内不会再访问的页面调出。

1.     最佳置换算法OPT(Optimal)

2.     先进先出页面置换算法FIFO

3.     最近最久未使用置换算法LRU

 

【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:

l  50%的指令是顺序执行的

l  25%的指令是均匀分布在前地址部分

l  25%的指令是均匀分布在后地址部分

具体的实施方法是:

l  在【0,319】的指令地址之间随机选取一起点m;

l  顺序执行一条指令,即执行地址为m+1的指令;

l  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’;

l  顺序执行一条指令,其地址为m’+1;

l  在后地址[m’+2,319]中随机选取一条指令并执行;

l  重复上述步骤,直到执行320次指令。

2、将指令序列变换成为页地址流

设:

l  页面大小为1K;

l  用户内存容量为4页到32页;

l  用户虚拟容量为32K。

在用户虚存中,按每K存放10条指令排列虚拟地址,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1页(对应虚存地址为【10,19】);

       …

第310条~第319条指令为第31页(对应虚存地址为【310,319】)。

按以上方式,用户指令可组成32页。

3、计算并输出下列各种算法在不同内存容量下的命中率。

l  先进先出的算法(FIFO);

l  最近最少使用算法(LRU);

l  最佳淘汰算法(OPT):先淘汰最不常用的页地址;

其中OPT为选作内容。

命中率 = 1 – 页面时效次数/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。

 

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