有一个虚存系统,按行存储矩阵的元素。一进程要为矩阵进行清零操作,系统为该进程分配物理主存共3页,系统用其中一页存放程序,且已经调入,其余两页空闲。若按需调入矩阵数据,当进程按如下两种方式进行编程时: var A: array[1..100,1..100] of integer; 程序A: 程序B: { { for i=1 to 100 for j:=1 to 100 for j=1 to 100 for i:=1 to 100 A[i,j]=0 A[i,j]=0; } } (1) 若每页可存放200个整数,问采用程序A和程序B方式时,各个执行过程分别会发生多少次缺页? (2) 若每页只能存放100个整数时,会是什么情况?
时间: 2023-06-20 21:09:06 浏览: 84
假设矩阵中的元素都是int类型,每个int占4个字节,那么矩阵总共需要占用100*100*4 = 40000个字节,即需要占用200页虚存空间。
(1) 若每页可存放200个整数,则每页占用800个字节,可以得知程序A和程序B都需要占用50页虚存空间。其中程序A只有一次缺页,因为程序已经调入物理主存,不需要再次调入;程序B中每次循环都需要访问矩阵中的一个元素,所以每次循环都会有两个缺页,即100*100*4/800 = 5次循环,总共需要10次缺页。
(2) 若每页只能存放100个整数,则每页占用400个字节,可以得知程序A和程序B都需要占用100页虚存空间。其中程序A只有一次缺页,因为程序已经调入物理主存,不需要再次调入;程序B中每次循环都需要访问矩阵中的一个元素,所以每次循环都会有四个缺页,即100*100*4/400 = 100次循环,总共需要400次缺页。
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对于C语言模拟请求页式虚拟存储管理系统的页面置换算法fifo或lru,我们可以先创建一个虚拟内存页表的数据结构,其中包括页号、访问位、修改位等信息。然后,在模拟程序中,我们可以使用数组或链表来模拟实际的内存页面,并根据fifo或lru算法进行页面置换。
对于fifo算法,我们可以使用一个队列来维护页面的顺序,当需要置换页面时,将队列头部的页面移出内存,将新页面放入队列尾部。而对于lru算法,我们可以使用一个链表来维护页面的访问顺序,每次访问页面时,将其移动到链表的尾部,当需要置换页面时,将链表头部的页面移出内存。通过模拟这些算法,我们可以观察它们在不同应用场景下的性能表现。
另外,为了模拟不同的进程分配不同的实际内存页,我们可以使用多个数组或链表来模拟不同的内存空间,并使用进程ID来区分它们。比如,我们可以为每个进程创建一个独立的虚拟内存页表,并在模拟程序中根据进程ID来选择对应的内存空间进行页面置换和访问。这样可以更加真实地模拟多进程环境下的页面置换算法性能。
模拟请求页式虚存管理系统的页面置换算法FIFO或LRU; 2.为该进程分配不同的实页数,比较两种算法的稳定性 代码
好的,以下是一个简单的Python代码示例,模拟了FIFO算法和LRU算法的页面置换过程,并比较了不同实页数下两种算法的稳定性:
```python
import random
# 定义虚拟内存大小和页面大小
PAGE_NUM = 100
PAGE_SIZE = 4
# 定义实际内存大小和页面数
MEMORY_SIZE = 16
FRAME_NUM = MEMORY_SIZE // PAGE_SIZE
# 定义页面访问序列
page_list = [random.randint(0, PAGE_NUM - 1) for i in range(1000)]
# 定义FIFO算法
def fifo(page_list, frame_num):
# 初始化虚拟内存和内存页框
page_table = [-1] * PAGE_NUM
frame_list = [-1] * frame_num
frame_head = 0
# 初始化缺页数和访问数
page_fault = 0
page_access = 0
# 遍历页面访问序列
for page in page_list:
# 如果页面已在内存中,直接访问
if page_table[page] != -1:
page_access += 1
# 如果页面不在内存中,缺页数加一,将页面加入内存
else:
page_fault += 1
# 如果内存页框未满,将页面加入队尾
if frame_head < frame_num:
frame_list[frame_head] = page
page_table[page] = frame_head
frame_head += 1
# 如果内存页框已满,将队头页面替换出去,加入队尾
else:
frame_tail = frame_head % frame_num
page_table[frame_list[frame_tail]] = -1
frame_list[frame_tail] = page
page_table[page] = frame_tail
frame_head += 1
# 打印当前内存页框和虚拟内存的状态
print("Frame List:", frame_list)
print("Page Table:", page_table)
# 计算并返回缺页率和命中率
page_fault_rate = page_fault / page_access
page_hit_rate = 1 - page_fault_rate
return (page_fault_rate, page_hit_rate)
# 定义LRU算法
def lru(page_list, frame_num):
# 初始化虚拟内存和内存页框
page_table = [-1] * PAGE_NUM
frame_list = [-1] * frame_num
# 初始化缺页数和访问数
page_fault = 0
page_access = 0
# 遍历页面访问序列
for page in page_list:
# 如果页面已在内存中,直接访问,将页面移到队尾
if page_table[page] != -1:
page_access += 1
frame_list.remove(page)
frame_list.append(page)
# 如果页面不在内存中,缺页数加一,将页面加入内存
else:
page_fault += 1
# 如果内存页框未满,将页面加入队尾
if len(frame_list) < frame_num:
frame_list.append(page)
page_table[page] = len(frame_list) - 1
# 如果内存页框已满,将队头页面替换出去,加入队尾
else:
victim_page = frame_list.pop(0)
page_table[victim_page] = -1
frame_list.append(page)
page_table[page] = len(frame_list) - 1
# 打印当前内存页框和虚拟内存的状态
print("Frame List:", frame_list)
print("Page Table:", page_table)
# 计算并返回缺页率和命中率
page_fault_rate = page_fault / page_access
page_hit_rate = 1 - page_fault_rate
return (page_fault_rate, page_hit_rate)
# 测试FIFO算法和LRU算法的表现
print("FIFO Algorithm:")
for frame_num in [4, 8, 12, 16]:
print("Frame Num:", frame_num)
fault_rate, hit_rate = fifo(page_list, frame_num)
print("Fault Rate:", fault_rate)
print("Hit Rate:", hit_rate)
print("LRU Algorithm:")
for frame_num in [4, 8, 12, 16]:
print("Frame Num:", frame_num)
fault_rate, hit_rate = lru(page_list, frame_num)
print("Fault Rate:", fault_rate)
print("Hit Rate:", hit_rate)
```
这段代码实现了一个简单的虚拟内存管理系统,包括FIFO算法和LRU算法的页面置换过程。在测试中,我们分别比较不同实页数下两种算法的表现,输出缺页率和命中率。
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