操作系统实验实验3Word文件下载.docx
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2、返回释放后的内存地址;
3、释放已分配的内存空间后,返回释放内存后未使用内存的大小。
三、实验原理
UNIX中,为了提高内存利用率,提供了内外存进程对换机制;
内存空间的分配和回收均以页为单位进行;
一个进程只需将其一部分(段或页)调入内存便可运行;
还支持请求调页的存储管理方式。
当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时,发现其所在页面不在内存,就立即提出请求(向CPU发出缺中断),由系统将其所需页面调入内存。
这种页面调入方式叫请求调页。
为实现请求调页,核心配置了四种数据结构:
页表、页框号、访问位、修改位、有效位、保护位等。
当CPU接收到缺页中断信号,中断处理程序先保存现场,分析中断原因,转入缺页中断处理程序。
该程序通过查找页表,得到该页所在外存的物理块号。
如果此时内存未满,能容纳新页,则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存,然后修改页表。
如果内存已满,则须按某种置换算法从内存中选出一页准备换出,是否重新写盘由页表的修改位决定,然后将缺页调入,修改页表。
利用修改后的页表,去形成所要访问数据的物理地址,再去访问内存数据。
整个页面的调入过程对用户是透明的。
四、实验设备
安装了Linux系统的电脑
五、实验程序
#include<
stdio.h>
stdlib.h>
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineINVALID-1
//#defineNULL0
#definetotal_instruction320
#definetotal_vp32
#defineclear_period50
typedefstruct
{
intpn,pfn,counter,time;
}pl_type;
pl_typepl[total_vp];
structpfc_struct{
intpn,pfn;
structpfc_struct*next;
};
typedefstructpfc_structpfc_type;
pfc_typepfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;
intdiseffect,a[total_instruction];
intpage[total_instruction],offset[total_instruction];
intinitialize(int);
intFIFO(int);
intLRU(int);
intLFU(int);
intNUR(int);
intOPT(int);
intmain()
ints,i,j;
srand(10*getpid());
s=(float)319*rand()/32767/32767/2+1;
for(i=0;
i<
total_instruction;
i+=4)
if(s<
0||s>
319)
printf("
Wheni==%d,Error,s==%d\n"
i,s);
exit(0);
}
a[i]=s;
a[i+1]=a[i]+1;
a[i+2]=(float)a[i]*rand()/32767/32767/2;
a[i+3]=a[i+2]+1;
s=(float)(318-a[i+2])*rand()/32767/32767/2+a[i+2]+2;
if((a[i+2]>
318)||(s>
319))
a[%d+2],anumberwhichis:
%dands==%d\n"
i,a[i+2],s);
for(i=0;
i++)
page[i]=a[i]/10;
offset[i]=a[i]%10;
for(i=4;
=32;
---%2dpageframes---\n"
i);
FIFO(i);
LRU(i);
LFU(i);
NUR(i);
OPT(i);
return0;
intinitialize(total_pf)
inttotal_pf;
inti;
diseffect=0;
total_vp;
pl[i].pn=i;
pl[i].pfn=INVALID;
pl[i].counter=0;
pl[i].time=-1;
total_pf-1;
pfc[i].next=&
pfc[i+1];
pfc[i].pfn=i;
pfc[total_pf-1].next=NULL;
pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1;
freepf_head=&
pfc[0];
intFIFO(total_pf)
inti,j;
pfc_type*p;
initialize(total_pf);
busypf_head=busypf_tail=NULL;
if(pl[page[i]].pfn==INVALID)
diseffect+=1;
if(freepf_head==NULL)
p=busypf_head->
next;
pl[busypf_head->
pn].pfn=INVALID;
freepf_head=busypf_head;
freepf_head->
next=NULL;
busypf_head=p;
p=freepf_head->
pn=page[i];
pl[page[i]].pfn=freepf_head->
pfn;
if(busypf_tail==NULL)
busypf_head=busypf_tail=freepf_head;
else
busypf_tail->
next=freepf_head;
busypf_tail=freepf_head;
freepf_head=p;
FIFO:
%6.4f\n"
1-(float)diseffect/320);
intLRU(total_pf)
intmin,minj,i,j,present_time;
present_time=0;
diseffect++;
min=32767;
for(j=0;
j<
j++)
if(min>
pl[j].time&
&
pl[j].pfn!
=INVALID)
min=pl[j].time;
minj=j;
pfc[pl[minj].pfn];
pl[minj].pfn=INVALID;
pl[minj].time=-1;
pl[page[i]].time=present_time;
freepf_head=freepf_head->
present_time++;
LRU:
intNUR(total_pf)
inti,j,dp,cont_flag,old_dp;
pfc_type*t;
dp=0;
if(pl[page[i]].pfn==INVALID)
{diseffect++;
cont_flag=TRUE;
old_dp=dp;
while(cont_flag)
if(pl[dp].counter==0&
pl[dp].pfn!
cont_flag=FALSE;
dp++;
if(dp==total_vp)
if(dp==old_dp)
pl[j].counter=0;
pfc[pl[dp].pfn];
pl[dp].pfn=INVALID;
pl[page[i]].counter=1;
if(i%clear_period==0)
NUR:
intOPT(total_pf)
{inti,j,max,maxpage,d,dist[total_vp];
{for(j=0;
if(pl[j].pfn!
=INVALID)dist[j]=32767;
elsedist[j]=0;
d=1;
for(j=i+1;
if(pl[page[j]].pfn!
dist[page[j]]=d;
d++;
max=-1;
if(max<
dist[j])
max=dist[j];
maxpage=j;
pfc[pl[maxpage].pfn];
pl[maxpage].pfn=INVALID;
OPT:
intLFU(total_pf)
inti,j,min,minpage;
{if(min>
pl[j].counter&
min=pl[j].counter;
minpage=j;
pfc[pl[minpage].pfn];
pl[minpage].pfn=INVALID;
pl[page[i]].counter++;
LFU:
实验2
iostream>
usingnamespacestd;
malloc.h>
//#include<
intmain()
int*string;
string=(int*)malloc(10);
if(string==NULL)
Insufficientmemoryavailable\n"
);
Memoryspaceallocatedforpathname\n"
cout<
<
"
string="
string<
endl;
free(string);
Memoryfreed\n"
int*stringy;
stringy=(int*)malloc(12);
if(stringy==NULL)
stringy="
stringy<
free(stringy);
六、实验结果
试验1:
从几种算法的命中率看,OPT最高,其次为NUR相对较高,而FIFO与LRU相差无几,最低的是LFU。
但每个页面执行结果会有所不同。
OPT算法在执行过程中可能会发生错误。
试验2:
第一次调用malloc,申请10个字节大小的连续内存空间,返回该内存空间的首地址string,释放后,第二次调用malloc,申请12个字节大小的内存空间,返回stringy,与string值相同。
在第一次调用并释放后,增加一句:
string=NULL;
发现,此时第二次调用malloc,结果是:
Insufficientmemoryavailable,说明,调用malloc后返回为空。
在第二次调用malloc时,实际上并没有重新申请空间。
七、问题回答分析
为什么OPT在执行时会有错误产生?
答:
OPT算法:
在将来不出现的或最晚出现的先淘汰,可以看出,它是一种对未来的假设判断,假设知道了将来要使用的页面,从而根据该情况来作出选择,但是进程是动态执行的,未来是无法预知的,所以,当碰到这种未来假设与实际不符时就会出现错误。
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