实验三 存储管理.docx
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实验三存储管理
实验三存储管理
一、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、实验内容
(1)通过计算不同算法的命中率比较算法的优劣。
同时也考虑了用户内存容量对命中率的影响。
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中的次数。
在本实验中,假定页面大小为1k,用户虚存容量为32k,用户内存容量为4页到32页。
(2)produce_addstream通过随机数产生一个指令序列,共320条指令。
A、指令的地址按下述原则生成:
1)50%的指令是顺序执行的
2)25%的指令是均匀分布在前地址部分
3)25%的指令是均匀分布在后地址部分
B、具体的实施方法是:
1)在[0,319]的指令地址之间随机选取一起点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,地址为m’+1的指令
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
C、将指令序列变换称为页地址流
在用户虚存中,按每k存放10条指令排列虚存地址,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。
(1)计算并输出下属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);
4)最少访问页面算法(LFR);
其中3)和4)为选择内容
三、系统框图
四、源程序代码
1.存储管理操作类
packageMemoryManagement;
importjava.util.Random;
publicclassMemoryManage_Operation{
privateString[][]dataStrings=newString[33][4];//数据传递数组
privateint[]Addstream=newint[320];//地址流
privateint[]Addspage=newint[320];//页面流
privateint[]phyBlock=newint[32];//物理块数
privateRandomrandom=newRandom();//随机数
privateintblockNum;//内存块数
privateintnpageNum;//缺页数临时变量
privatefloatrate;//缺页率
privateinttempK,tempG,tempF;//临时变量
//产生随机地址流和页面流
publicvoidsetProduceAddstream(){
inttemp;
for(inti=0;i<320;i+=3){
temp=random.nextInt(320)%320+0;
Addstream[i]=temp+1;
temp=random.nextInt(320)%(Addstream[i]+1);
Addstream[i+1]=temp+1;
temp=random.nextInt(320)%(319-Addstream[i+1])+(Addstream[i+1]+1);
if(i+2>=320){
break;
}
Addstream[i+2]=temp;
}
for(inti=0;i<320;i++){
Addspage[i]=Addstream[i]/10;
}
}
//用户内存及相关数据初始化
privatevoidinitialization(){
for(inti=0;i<32;i++)
phyBlock[i]=-1;
this.npageNum=0;
this.rate=0;
this.tempK=0;
this.tempG=-1;
this.tempF=-1;
}
//先进先出置换算法
publicvoidFIFO()
{
int[]time=newint[32];//定义进入内存时间长度数组
intmax;//max表示进入内存时间最久的,即最先进去的
initialization();
for(inti=0;i time[i]=i+1; for(inti=0;i<320;i++) { this.tempK=0; for(intj=0;j if(phyBlock[j]==Addspage[i]){//表示内存中已有当前要调入的页面 this.tempG=j; break; } for(intj=0;j if(phyBlock[j]==-1){//用户内存中存在空的物理块 this.tempF=j; break; } if(this.tempG! =-1) this.tempG=-1; else{ if(this.tempF==-1){//找到最先进入内存的页面 max=time[0]; for(intj=0;j if(time[j]>max){ max=time[j]; this.tempK=j; } phyBlock[tempK]=Addspage[i]; time[tempK]=0;//该物理块中页面停留时间置零 npageNum++;//缺页数+1 }else{ phyBlock[tempF]=Addspage[i]; time[tempF]=0; npageNum++; tempF=-1; } } for(intj=0;j =-1;j++) time[j]++;//物理块中现有页面停留时间+1 } this.rate=1-(float)npageNum/320; dataStrings[blockNum][1]=this.rate+""; } //最近最少使用算法 publicvoidLRU(){ int[]time=newint[32]; intmax; initialization(); for(inti=0;i time[i]=i+1; for(inti=0;i<320;i++){ tempK=0; for(intj=0;j if(phyBlock[j]==Addspage[i]){ this.tempG=j; break; } for(intj=0;j if(phyBlock[j]==-1){ this.tempF=j; break; } if(this.tempG! =-1){ time[tempG]=0; this.tempG=-1; }else{ if(this.tempF==-1){ max=time[0]; for(intj=0;j if(time[j]>max){ this.tempK=j; max=time[j]; } phyBlock[tempK]=Addspage[i]; time[tempK]=0; npageNum++; }else{ phyBlock[tempF]=Addspage[i]; time[tempF]=0; npageNum++; this.tempF=-1; } } for(intj=0;j =-1;j++) time[j]++; } this.rate=1-(float)npageNum/320; dataStrings[blockNum][2]=this.rate+""; } //最少访问页面算法 publicvoidLFR(){ initialization(); int[]time_lru=newint[32]; int[]time=newint[32]; intmin,max_lru,t; for(inti=0;i time[i]=0; time_lru[i]=i+1; } for(inti=0;i<320;i++){ this.tempK=0; t=1; for(intj=0;j if(phyBlock[j]==Addspage[i]){ this.tempG=j; break; } for(intj=0;j if(phyBlock[j]==-1){ this.tempF=j; break; } if(this.tempG! =-1){ time_lru[tempG]=0; this.tempG=-1; }else{ if(this.tempF==-1){ if(i<=20){//将最少使用的间隔时间定位个单位 max_lru=time_lru[0];//在未达到“一定时间”的要求时,先采用LRU进行页面置换 for(intj=0;j if(time_lru[j]>max_lru){ this.tempK=j; max_lru=time_lru[j]; } phyBlock[tempK]=Addspage[i]; time_lru[tempK]=0; npageNum++; }else{ for(intj=0;j for(inth=i-1;h>=i-1;h--) if(phyBlock[j]==Addspage[h]) time[j]++; min=time[0]; for(intj=0;j if(time[j] min=time[j]; this.tempK=j; } for(intj=0;j if(time[j]==min) t++; if(t>1){//若使用次数同样少,将次数相同的页面按照LRU进行页面置换 max_lru=time_lru[tempK]; for(intj=0;j if(time_lru[j]>max_lru){ this.tempK=j; max_lru=time_lru[j]; } } phyBlock[tempK]=Addspage[i]; time_lru[tempK]=0; npageNum++; } }else{ phyBlock[tempF]=Addspage[i]; time_lru[tempF]=0; npageNum++; tempF=-1; } } for(intj=0;j =-1;j++) time_lru[j]++; } this.rate=1-(float)npageNum/320; dataStrings[blockNum][3]=this.rate+""; } publicintgetBlockNum(){ returnblockNum; } publicvoidsetBlockNum(intblockNum){ this.blockNum=blockNum; } publicString[][]getDataStrings(){ returndataStrings; } publicvoidsetDataStrings(String[][]dataStrings){ this.dataStrings=dataStrings; } } 2.界面类 packageMemoryManagement; importorg.eclipse.swt.widgets.Display; importorg.eclipse.swt.widgets.MessageBox; importorg.eclipse.swt.widgets.Shell; importorg.eclipse.swt.widgets.Menu; importorg.eclipse.swt.widgets.TableItem; importorg.eclipse.swt.SWT; importorg.eclipse.swt.widgets.MenuItem; importorg.eclipse.swt.widgets.Table; importorg.eclipse.swt.widgets.TableColumn; importorg.eclipse.swt.events.SelectionAdapter; importorg.eclipse.swt.events.SelectionEvent; publicclassManageSWT{ protectedShellshell; privateTabletable; /** *Launchtheapplication. *@paramargs */ publicstaticvoidmain(String[]args){ try{ ManageSWTwindow=newManageSWT(); window.open(); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); } } /** *Openthewindow. */ publicvoidopen(){ Displaydisplay=Display.getDefault(); createContents(); shell.open(); shell.layout(); while(! shell.isDisposed()){ if(! display.readAndDispatch()){ display.sleep(); } } } /** *Createcontentsofthewindow. */ protectedvoidcreateContents(){ shell=newShell(); shell.setSize(450,300); shell.setText("\u5B58\u50A8\u7BA1\u7406"); Menumenu=newMenu(shell,SWT.BAR); shell.setMenuBar(menu); MenuItemmenuItem=newMenuItem(menu,SWT.NONE); menuItem.addSelectionListener(newSelectionAdapter(){ @Override publicvoidwidgetSelected(SelectionEvente){ analysis(); } }); menuItem.setText("\u547D\u4E2D\u7387\u5206\u6790"); MenuItemmenuItem_2=newMenuItem(menu,SWT.NONE); menuItem_2.addSelectionListener(newSelectionAdapter(){ @Override publicvoidwidgetSelected(SelectionEvente){ shell.dispose(); } }); menuItem_2.setText("\u9000\u51FA"); MenuItemmenuItem_1=newMenuItem(menu,SWT.NONE); menuItem_1.addSelectionListener(newSelectionAdapter(){ @Override publicvoidwidgetSelected(SelectionEvente){ MessageBoxmessageBox=newMessageBox(shell,SWT.ICON_INFORMATION); messageBox.setText("关于"); messageBox.setMessage("存储管理\n作者: 章进兴\n0941901228"); messageBox.open(); } }); menuItem_1.setText("\u5173\u4E8E"); table=newTable(shell,SWT.BORDER|SWT.FULL_SELECTION); table.setBounds(0,0,434,242); table.setHeaderVisible(true); table.setLinesVisible(true); TableColumntblclmnNewColumn=newTableColumn(table,SWT.NONE); tblclmnNewColumn.setWidth(90); tblclmnNewColumn.setText("\u7269\u7406\u5757\u6570"); TableColumntblclmnNewColumn_1=newTableColumn(table,SWT.CENTER); tblclmnNewColumn_1.setWidth(100); tblclmnNewColumn_1.setText("\u5148\u8FDB\u5148\u51FA\u7684\u7B97\u6CD5"); TableColumntblclmnNewColumn_2=newTableColumn(table,SWT.CENTER); tblclmnNewColumn_2.setWidth(110); tblclmnNewColumn_2.setText("\u6700\u8FD1\u6700\u5C11\u4F7F\u7528\u7B97\u6CD5"); TableColumntblclmnLfu=newTableColumn(table,SWT.CENTER); tblclmnLfu.setWidth(110); tblclmnLfu.setText("\u6700\u5C11\u8BBF\u95EE\u9875\u9762\u7B97\u6CD5"); } publicvoidanalysis(){ table.removeAll(); MemoryManage_OperationmOperation=newMemoryManage_Operation(); mOperation.setProduceAddstream(); String[][]tempStrings=
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