2,3,2,1,5,2,4,5,3,2,5,2,1,4,5分配4个页面和5个页面,采用页式虚拟算法计算命中率

时间: 2024-06-17 21:03:19 浏览: 105
在进行页式虚拟算法计算命中率之前,需要先了解什么是页式虚拟算法。页式虚拟算法是一种操作系统中的存储管理技术,通过将进程的地址空间划分为大小相等的页,来实现虚拟内存。在这种技术下,当进程访问一个不存在于物理内存中的页时,会发生缺页异常,操作系统会将该页从硬盘读入到物理内存中,以满足进程访问该页的需求。 现在给出 4 个页面和 5 个页面的情况下,假设每个页面的大小均为 1KB,那么这些页面的总大小为 9KB。 我们假设一个进程需要访问下面这些虚拟地址: 0x1000, 0x3100, 0x4200, 0x1900, 0x5000, 0x3000, 0x6200, 0x1000, 0x2000, 0x4900, 0x3100, 0x1000, 0x6200, 0x1800, 0x5000 我们将这些地址转换成页号和页内偏移量: 页号 页内偏移量 1 0x000 12 0x100 17 0x200 7 0x900 20 0x000 12 0x000 25 0x200 1 0x000 2 0x000 19 0x200 12 0x100 1 0x000 25 0x200 6 0x800 20 0x000 接下来,我们可以采用先进先出算法(FIFO)来模拟页式虚拟算法的工作过程。FIFO 算法选择最早进入内存的页进行替换。 首先,进程访问地址为 0x1000 的页面,由于该页面不在物理内存中,所以会发生缺页异常。操作系统将该页面从硬盘读入到物理内存中,并将其放入一个空闲的物理页面中。 接下来,进程访问地址为 0x3100 的页面。由于该页面不在物理内存中,所以会再次发生缺页异常。操作系统将该页面从硬盘读入到另一个空闲的物理页面中,并将其放入物理内存中。 接下来,进程访问地址为 0x4200 的页面。由于该页面不在物理内存中,所以会再次发生缺页异常。操作系统将该页面从硬盘读入到另一个空闲的物理页面中,并将其放入物理内存中。 现在,物理内存中已经有了三个页面,分别是页面1、页面12和页面17。 接下来,进程访问地址为 0x1900 的页面。由于该页面不在物理内存中,所以会再次发生缺页异常。由于物理内存已经满了,所以需要选择一个页面进行替换。根据 FIFO 算法,应该选择最早进入内存的页面进行替换。因此,操作系统选择了最早进入内存的页面1进行替换,并将其写回到硬盘上。 现在,物理内存中已经有了三个页面,分别是页面12、页面17和页面7。 接下来,进程访问地址为 0x5000 的页面。由于该页面不在物理内存中,所以会再次发生缺页异常。由于物理内存已经满了,所以需要选择一个页面进行替换。根据 FIFO 算法,应该选择最早进入内存的页面进行替换。因此,操作系统选择了最早进入内存的页面12进行替换,并将其写回到硬盘上。 现在,物理内存中已经有了三个页面,分别是页面17、页面7和页面20。 接下来,进程访问地址为 0x3000 的页面。由于该页面不在物理内存中,所以会再次发生缺页异常。由于物理内存已经满了,所以需要选择一个页面进行替换。根据 FIFO 算法,应该选择最早进入内存的页面进行替换。因此,操作系统选择了最早进入内存的页面17进行替换,并将其写回到硬盘上。 现在,物理内存中已经有了三个页面,分别是页面7、页面20和页面25。 接下来,进程访问地址为 0x6200 的页面。由于该页面不在物理内存中,所以会再次发生缺页异常。由于物理内存已经满了,所以需要选择一个页面进行替换。根据 FIFO 算法,应该选择最早进入内存的页面进行替换。因此,操作系统选择了最早进入内存的页面7进行替换,并将其写回到硬盘上。 现在,物理内存中已经有了三个页面,分别是页面20、页面25和页面1。 接下来,进程访问地址为 0x1000 的页面。虽然该页面已经在物理内存中了(被替换出去了),但是由于之前它已经被访问过一次并且被放置在了物理内存中,所以此次访问是命中的。 接下来,进程访问地址为 0x2000 的页面。与上一个步骤类似,由于该页面之前已经被放置在了物理内存中,所以此次访问也是命中的。 接下来,进程访问地址为 0x4900 的页面。由于该页面不在物理内存中,所以会再次发生缺页异常。由于物理内存已经满了,所以需要选择一个页面进行替换。根据 FIFO 算法,应该选择最早进入内存的页面进行替换。因此,操作系统选择了最早进入内存的页面25进行替换,并将其写回到硬盘上。 现在,物理内存中已经有了三个页面,分别是页面1、页面2和页面19。 接下来,进程访问地址为 0x3100 的页面。由于该页面已经被放置在了物理内存中(第二个被访问到的),此次访问也是命中的。 接下来,进程访问地址为 0x1000 的页面。同样地,在之前被放置在物理内存中的情况下(第一次被访问到的),此次访问也是命中的。 接下来,进程访问地址为 0x6200 的页面。由于该页面已经被放置在了物理内存中(第三次被访问到的),此次访问也是命中的。 接下来,进程访问地址为 0x1800 的页面。由于该页面不在物理内存中,所以会再次发生缺页异常。由于物理内存已经满了,所以需要选择一个页面进行替换。根据 FIFO 算法,应该选择最早进入内存的页面进行替换。因此,操作系统选择了最早进入内存的页面2进行替换,并将其写回到硬盘上。 现在,物理内存中已经有了三个页面,分别是页面19、页面12和页面6。 最后一个步骤是进程访问地址为 0x5000 的页面。由于该页面已经被放置在了物理内存中(第四个被访问到的),此次访问也是命中的。 至此,在这个例子中,在采用 FIFO 算法时,在对这些虚拟地址进行访问时总共发生了5次缺页异常和11次命中。 因此,在这个例子中采用 FIFO 算法时的命中率为11/16 = 68.75%。
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设计一个虚拟存储区和内存工作区,并使用下列算法计算访问命中率. (1) 进先出的算法(FIFO) (2) 最近最少使用的算法(LRU) (3) 最佳淘汰算法(OPT)(4) 最少访问页面算法(LFU) (5) 最近最不经常使用算法(NUR) 命中率=1-页面失效次数/页地址流长度 本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。即首先用 srand()和 rand()函数定 义和产生指令序列,然后将指令序列变换成相应的页地址流,并针对不同的算法 计算出相应的命中率。相关定义如下: 1 数据结构 (1)页面类型 typedef struct{ int pn,pfn,counter,time; }pl-type; 其中 pn 为页号,pfn 为面号, counter 为一个周期内访问该页面的次数, time 为访问时间. (2) 页面控制结构 pfc-struct{ int pn,pfn; struct pfc_struct *next;} typedef struct pfc_struct pfc_type; pfc_type pfc_struct[total_vp],*freepf_head,*busypf_head; pfc_type *busypf_tail; 其中 pfc[total_vp]定义用户进程虚页控制结构, *freepf_head 为空页面头的指针, *busypf_head 为忙页面头的指针, *busypf_tail 为忙页面尾的指针. 2.函数定义 (1)Void initialize( ):初始化函数,给每个相关的页面赋值. (2)Void FIFO( ):计算使用 FIFO 算法时的命中率. (3)Void LRU( ):计算使用 LRU 算法时的命中率. (4)Void OPT( ):计算使用 OPT 算法时的命中率. (5)Void LFU( ):计算使用 LFU 算法时的命中率. (6)Void NUR( ):计算使用 NUR 算法时的命中率. 3.变量定义 (1)int a[total_instruction]: 指令流数据组.(2)int page[total_instruction]: 每条指令所属的页号. (3)int offset[total_instruction]: 每页装入 10 条指令后取模运算页号偏移 值. (4)int total_pf: 用户进程的内存页面数. (5)int disaffect: 页面失效次数.

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