操作系统页面置换算法课程设计.docVIP

?操作系统课程设计报告书??????????? 一、设计目的??学习计算机软件技术，特别是计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。本设计木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特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。二、设计任务?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：50%的指令是顺序执行的；25%的指令是均匀分布在前地址部分；25%的指令是均匀分布在地址部分。2、?将指令序列换成为页地址流。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）?最近最不经常使用算法（NUR）；三、设计内容与步骤?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，称为页面或页。?1、调页策略?1)何时调入页面?2)请求调页策略?2、从何处调入页面?(1)????系统拥有足够的对换区空间，这时可以全部从对换区调入?所需页面，以提高调页速度。为此，在进程运行前，便须将与该进程有关的文件，从文件区拷贝到对换区。?(2)????系统缺少足够的对换区空间，这时凡是不会被修改的文件，都直接从文件区调入；而当换出这些页面时，由于它们未被修改而不必再将它们换出时，以后需要时，再从对换区调入。?(3)????UNIX方式。由于与进程有关的文件都放在文件区，故凡是未运行过的页面，都从文件区调入。而对于曾经运行过但又被换出的页面，由于被放在对换区，因此在下次时，应从对换区调入。由于UNIX系统允许页面共享，因此，某进程所请求的页面有可能已被其它进程调入内存，此时也就无须再从对换区调入。?3、页面调入过程?四、页面置换算法?在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存而需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，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?Algorithms)。?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?、???先进先出(FIFO)页面置换算法：?这是最早出现的置换算法。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。2、?最近最久未使用页面置换算法LRU（least?recently?used）：算法的基本思想：当需要淘汰某一页时，选择离当前时间最近的一段时间内最久没有使用过的页先淘汰。该算法的主要出发点是，如果某页被访问了，则它可能马上还被访问。或者反过来说，如果某页很长时间未被访问，则它在最近一段时间不会被访问3?、???最不经常使用页面淘汰置换算法(LFU:Least?Frequently?Used)：在采用该算法时，应为在内存中的每个页面设置一个移位寄存器骼来记录该页面被访问的频率。该置换算法选择在最近时期使用最少的页面为淘汰页。?4、???最近没有使用页面淘汰NUR置换算法的描述：????该算法在需要淘汰某一页时，从那些最近一个时期内未被访问的页中任选一页淘汰。???只要在页表中增设一个访问即可实现。当某页被访问时，访问位置1，否则，访问位置0。系统周期性地对所有引用位清零。当需淘汰一页时，从那些访问位为零的页中选一页进行淘汰。?FIFO置换算法性能之所以较差，是因为它所依据的条件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反映页面的使用情况。最近最久未使用（LRU）置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。由于无法预测各页面将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，因此，LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t,，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其t值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。?5、??程序执行是稳定的，高效的。在LRU算法中，要找出最近最久未使用的页面的话，就必须设置有关的访问记录项，且每一次访问这些记录项，页面都必须更新这些记录项。这个记录项在此程序中为?如此显然要花费较大的系统开销(包括时间和空间上的)，这也是实际系统中不直接采用LRU算法作为页面置换算法的直接原因，但由于其在页面置换的优越性，实际系统常使用LRU的近似算法。?6、