实验四 请求页式存储管理的页面置换算法
一．实验目的
通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟程序，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．实验属性
设计
三．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产： 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后地址部分。 2.将指令序列变换成为页地址流
设页面大小为1K；用户内存容量为4页到32页；用户虚存容量为32K。
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条至第9条指令为第0页；第10条至19条指令为第1页；…第310条至319条指令为第31页。
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) 先进先出算法（FIFO） (2) 最近最少使用算法（LRU） (3) 最佳使用算（OPT）
命中率＝１－页面失效次数／页地址流长度
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。 四．思路
关于随机数的产生办法。首先要初始化设置随机数，产生序列的开始点，例如，通过下列语句实现：
srand ( 400 ) ；
(1) 计算随机数，产生320条指令序列 m＝160；
for (i＝0；i＜80；i++＝ {
j＝i﹡4； a[j]＝m；
a[j+1]＝m+1；
a[j+2]＝a[j] ﹡1.0﹡ rand( )/32767； a[j+3]＝a[j+2]+1
m＝a[j+3]+(319-a[j+3]) ﹡1.0﹡rand( )/32767； }
(2) 将指令序列变换成为页地址流 for ( k＝0；k＜320；k++)
{ pt＝a[k]/10； pd= a[k]； …
}
(3) 计算不同算法的命中率 rate＝1-1.0﹡U/320 ；
其中U为缺页中断次数，320是页地址流长度。 (4) 输出格式
k fifo 1ru 4 0.23 0.25 …
32 1.0 1.0
五．实验报告总结
1．总结体会请求页式存储管理的实现原理。
请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成大小相同的页，将存储地址空间分块，页和块的大小相等，通过页表进行管理。页式系统的逻辑地址分为页号和页内位移量。页表包括页号和块号数据项，它们一一对应。根据逻辑空间的页号，查找页表对应项找到对应的块号，块号乘以块长，加上位移量就行成存储空间的物理地址。每个作业的逻辑地址空间是连续的，重定位到内存空间后就不一定连续了。
2. 写出这三种页面置换算法的实现思想。
FIFO算法总是淘汰最先调入主存的页面，即淘汰在主存中驻留时间最长的页面，认为驻留时间最长的页不再使用的可能性较大。
LRU算法淘汰的页面是最近一段时间内最久未被访问的那一页，它是基于程序局部性原理来考虑的，认为那些刚被使用过的页面可能还要立即被使用，而那些在较长时间内未被使用的页面可能不会立即使用。
OPT算法，当要调入一页而必须淘汰旧页时，应该淘汰以后不再访问的页，或距现在最长时间后要访问的页面。
3．对不同算法的性能进行评价。
FIFO算法较易实现，对具有线性顺序特征的程序比较适用，而对具有其他特征的程序则效率不高，此算法还可能出现抖动现象（Belady）异常。LRU算法基于程序的局部性原理，所以适用用大多数程序，此算实现必须维护一个特殊的队列——页面淘汰队列。OPT算法虽然产生的缺页数最少，然而，却需要预测程序的页面引用串，这是无法预知的，不可能对程序的运行过程做出精确的断言，不过此理论算法可用做衡量各种具体算法的标准。