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1、第第第第6 6章章 页面替换算法页面替换算法章章 页面替换算法页面替换算法实验实验实验实验目的目的目的目的实验实验实验实验目的目的目的目的 了解存储管理的基本目的和功能了解存储管理的基本目的和功能了解存储管理的基本目的和功能了解存储管理的基本目的和功能 理解实存管理的原理和实现技术理解实存管理的原理和实现技术理解实存管理的原理和实现技术理解实存管理的原理和实现技术 理解虚存管理的原理和实现技术理解虚存管理的原理和实现技术理解虚存管理的原理和实现技术理解虚存管理的原理和实现技术 理解虚存管理的原理和实现技术理解虚存管理的原理和实现技术理解虚存管理的原理和实现技术理解虚存管理的原理和实现技术 通过
2、编程模拟实现请求分页虚存管理和替换通过编程模拟实现请求分页虚存管理和替换通过编程模拟实现请求分页虚存管理和替换通过编程模拟实现请求分页虚存管理和替换算法算法算法算法算法算法算法算法主要主要内容内容主要主要内容内容 背景知识背景知识背景知识背景知识存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念 存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念 实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术 虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术 实验内容实验内容实验内容实
3、验内容 实验内容实验内容实验内容实验内容 模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理 模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法存储管理的功能存储管理的功能存储管理的功能存储管理的功能存储管理的功能存储管理的功能存储管理的功能存储管理的功能1 1）主存分配主存分配。）主存分配主存分配。1 1）主存分配主存分配。）主存分配主存分配。2 2）主存保护。）主存保护。）主存保护。）主存保护。3 3）主存共享。）主存共享。）主存共享。）主存共享。）主
4、存扩充主存扩充。）主存扩充主存扩充。4 4）主存扩充主存扩充。）主存扩充主存扩充。程序的编译程序的编译链接链接装入和执行装入和执行程序的编译程序的编译链接链接装入和执行装入和执行程序的编译程序的编译、链接链接、装入和执行装入和执行程序的编译程序的编译、链接链接、装入和执行装入和执行存储管理涉及的基本概念存储管理涉及的基本概念存储管理涉及的基本概念存储管理涉及的基本概念存储管理涉及的基本概念存储管理涉及的基本概念存储管理涉及的基本概念存储管理涉及的基本概念 逻辑地址和物理地址逻辑地址和物理地址逻辑地址和物理地址逻辑地址和物理地址 逻辑地址和物理地址逻辑地址和物理地址逻辑地址和物理地址逻辑地址和物
5、理地址 静态分配和动态分配静态分配和动态分配静态分配和动态分配静态分配和动态分配 静态重定位和动态重定位静态重定位和动态重定位静态重定位和动态重定位静态重定位和动态重定位实存管理和虚存管理实存管理和虚存管理实存管理和虚存管理实存管理和虚存管理 实存管理和虚存管理实存管理和虚存管理实存管理和虚存管理实存管理和虚存管理主要内容主要内容主要内容主要内容 背景知识背景知识背景知识背景知识 存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念 实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理
6、和实现技术 虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术 实验内容实验内容实验内容实验内容 实验内容实验内容实验内容实验内容 模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理 模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原
7、理和实现技术1 1）固定分区固定分区。）固定分区固定分区。1 1）固定分区固定分区。）固定分区固定分区。2 2）可变分区。）可变分区。）可变分区。）可变分区。）移动技术移动技术。）移动技术移动技术。3 3）移动技术移动技术。）移动技术移动技术。4 4）覆盖技术覆盖技术。）覆盖技术覆盖技术。）覆盖技术覆盖技术。）覆盖技术覆盖技术。5 5）对换技术。）对换技术。）对换技术。）对换技术。6 6）分页存储管理分页存储管理。）分页存储管理分页存储管理。6 6）分页存储管理分页存储管理。）分页存储管理分页存储管理。7 7）分段存储管理。）分段存储管理。）分段存储管理。）分段存储管理。8 8）段页式存储管理
8、。）段页式存储管理。）段页式存储管理。）段页式存储管理。9 9）存储共享和保护存储共享和保护。）存储共享和保护存储共享和保护。9 9）存储共享和保护存储共享和保护。）存储共享和保护存储共享和保护。分页存储管理的基本原理分页存储管理的基本原理分页存储管理的基本原理分页存储管理的基本原理分页存储管理的基本原理分页存储管理的基本原理分页存储管理的基本原理分页存储管理的基本原理 页面页面：页面页面： 页面页面：页面页面： 页框页框：页框页框：页框页框：页框页框： 逻辑地址逻辑地址：逻辑地址逻辑地址：逻辑地址逻辑地址：逻辑地址逻辑地址： 页表页表：页表页表：页表页表：页表页表： 地址转换地址转换：地址转
9、换地址转换：地址转换地址转换：地址转换地址转换： 快表：快表：快表：快表：虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器 虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器 程序局部性原理程序局部性原理程序局部性原理程序局部性原理 颠簸颠簸颠簸颠簸缺页中断率缺页中断率缺页中断率缺页中断率 缺页中断率缺页中断率缺页中断率缺页中断率 工作集工作集工作集工作集工作集工作集工作集工作集 虚实地址转换虚实地址转换虚实地址转换虚实地
10、址转换支持虚存技术的两种基本方法支持虚存技术的两种基本方法支持虚存技术的两种基本方法支持虚存技术的两种基本方法 请求分页请求分页请求分页请求分页 支持虚存技术的两种基本方法支持虚存技术的两种基本方法支持虚存技术的两种基本方法支持虚存技术的两种基本方法: :请求分页请求分页请求分页请求分页和请和请分段分段和请和请分段分段请求分页虚存管理页面替换算法请求分页虚存管理页面替换算法请求分页虚存管理页面替换算法请求分页虚存管理页面替换算法 最佳页面替换算法最佳页面替换算法最佳页面替换算法最佳页面替换算法(OPT) (OPT) ()() 先进先出页面替换算法先进先出页面替换算法先进先出页面替换算法先进先出
11、页面替换算法(FIFO)(FIFO)最近最少用页面替换算法最近最少用页面替换算法最近最少用页面替换算法最近最少用页面替换算法(LRU)(LRU) 最近最少用页面替换算法最近最少用页面替换算法最近最少用页面替换算法最近最少用页面替换算法(LRU)(LRU) 最近未使用页面替换算法最近未使用页面替换算法（最近未使用页面替换算法最近未使用页面替换算法（NRUNRU）最近未使用页面替换算法最近未使用页面替换算法（最近未使用页面替换算法最近未使用页面替换算法（） 最不常用页面替换算法（最不常用页面替换算法（最不常用页面替换算法（最不常用页面替换算法（LFULFU）第二次机会页面替换算法第二次机会页面替换
12、算法第二次机会页面替换算法第二次机会页面替换算法 第二次机会页面替换算法第二次机会页面替换算法第二次机会页面替换算法第二次机会页面替换算法(SCR) (SCR) 时钟页面替换算法时钟页面替换算法时钟页面替换算法时钟页面替换算法(Clock)(Clock)时钟页面替换算法时钟页面替换算法时钟页面替换算法时钟页面替换算法(Clock) (Clock) 工作集页面置换算法工作集页面置换算法工作集页面置换算法工作集页面置换算法(WSR)(WSR)缺页频率页面替换算法缺页频率页面替换算法缺页频率页面替换算法缺页频率页面替换算法 缺页频率页面替换算法缺页频率页面替换算法缺页频率页面替换算法缺页频率页面替换
13、算法(PFF) (PFF) 主主要要主主要要内容内容内容内容要要要要内容内容内容内容 背景知识背景知识背景知识背景知识存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念 存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念 实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术 虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术实验内容实验内容实验内容实验内容 实验内容实验内容实验内容实验内容 模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟
14、实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理 模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法实验实验实验实验1 1 模拟实现动模拟实现动态分区态分区存储虚存模拟实现动存储虚存模拟实现动态分区态分区存储虚存存储虚存管管理理管管理理实验实验实验实验 模拟实现动存储虚存模拟实现动存储虚存模拟实现动存储虚存模拟实现动存储虚存管管管管 实验说明实验说明 实验说明实验说明编写程序完成动态分区存储管理方式的主存分配回收的实编写程序完成动
15、态分区存储管理方式的主存分配回收的实编写程序完成动态分区存储管理方式的主存分配回收的实编写程序完成动态分区存储管理方式的主存分配回收的实现现。实现具体内容包括实现具体内容包括：首先确定主存空间分配表首先确定主存空间分配表；然后然后现现。实现具体内容包括实现具体内容包括：首先确定主存空间分配表首先确定主存空间分配表；然后然后现现。实现具体内容包括实现具体内容包括：首先确定主存空间分配表首先确定主存空间分配表；然后然后现现。实现具体内容包括实现具体内容包括：首先确定主存空间分配表首先确定主存空间分配表；然后然后采用最优适应算法完成主存空间的分配与回收；最后编写采用最优适应算法完成主存空间的分配与回
16、收；最后编写主函数对所做工作进行测试。主函数对所做工作进行测试。采用最优适应算法完成主存空间的分配与回收；最后编写采用最优适应算法完成主存空间的分配与回收；最后编写主函数对所做工作进行测试。主函数对所做工作进行测试。解决方案解决方案 解决方案解决方案设计记录主存使用情况的数据结构设计记录主存使用情况的数据结构设计记录主存使用情况的数据结构设计记录主存使用情况的数据结构( (包括已分配区表包括已分配区表 、空空包括已分配区表包括已分配区表 、空空闲区表等闲区表等闲区表等闲区表等) )，用来记录空闲区和作业占用的区域用来记录空闲区和作业占用的区域；第二第二用来记录空闲区和作业占用的区域用来记录空闲
17、区和作业占用的区域；第二第二，在在在在闲区表等闲区表等闲区表等闲区表等) )，用来记录空闲区和作业占用的区域用来记录空闲区和作业占用的区域；第二第二用来记录空闲区和作业占用的区域用来记录空闲区和作业占用的区域；第二第二，在在在在该数据结构基础之上设计主存分配算法和主存回收算法该数据结构基础之上设计主存分配算法和主存回收算法。该数据结构基础之上设计主存分配算法和主存回收算法该数据结构基础之上设计主存分配算法和主存回收算法。主要主要主要主要内容内容内容内容主要主要主要主要内容内容内容内容 背景知识背景知识背景知识背景知识存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念 存储管理基本
18、概念存储管理基本概念存储管理基本概念存储管理基本概念 实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术实存管理的原理和实现技术 虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术虚存管理的原理和实现技术 实验内容实验内容实验内容实验内容 模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理 模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚存管理模拟实现动态分区存储虚
19、存管理 模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法实验实验实验实验2 2 模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法模拟实现请求分页虚存页面替换算法 实验实验说明说明实验实验说明说明实现虚存页面替换算法的模拟程序应该含有以下功能实现虚存页面替换算法的模拟程序应该含有以下功能：实现虚存页面替换算法的模拟程序应该含有以下功能实现虚存页面替换算法的模拟程序应该含有以下功能：实现虚存页面替换算法的模拟程序应该含有以下功能实现虚存页面替换算法的模拟程序应该含有以下功
20、能：实现虚存页面替换算法的模拟程序应该含有以下功能实现虚存页面替换算法的模拟程序应该含有以下功能：1)1)接收用户输入参数：程序长度接收用户输入参数：程序长度接收用户输入参数：程序长度接收用户输入参数：程序长度( (页面数页面数页面数页面数) )、页框个数及页面大、页框个数及页面大小；小；、页框个数及页面大、页框个数及页面大小；小；2)2)程序结果采用不同颜色区分命中程序结果采用不同颜色区分命中、替换及直接加入空闲块替换及直接加入空闲块；程序结果采用不同颜色区分命中程序结果采用不同颜色区分命中、替换及直接加入空闲块替换及直接加入空闲块；2)2)程序结果采用不同颜色区分命中程序结果采用不同颜色区
21、分命中、替换及直接加入空闲块替换及直接加入空闲块；程序结果采用不同颜色区分命中程序结果采用不同颜色区分命中、替换及直接加入空闲块替换及直接加入空闲块；3)3)实现实现实现实现OPTOPT、FIFOFIFO、LRULRU、LFULFU、SCRSCR、ClockClock等替换算法。等替换算法。等替换算法。等替换算法。 解决方案解决方案解决方案解决方案维护两个数据结构维护两个数据结构，即请求页面队列和主存块队列即请求页面队列和主存块队列。其中请求其中请求维护两个数据结构维护两个数据结构，即请求页面队列和主存块队列即请求页面队列和主存块队列。其中请求其中请求维护两个数据结构维护两个数据结构，即请求页
22、面队列和主存块队列即请求页面队列和主存块队列。其中请求其中请求维护两个数据结构维护两个数据结构，即请求页面队列和主存块队列即请求页面队列和主存块队列。其中请求其中请求页面队列为页面队列为进程所用，记录当前进程请求的页面块信息。而主存块队列由进程所用，记录当前进程请求的页面块信息。而主存块队列由页面队列为页面队列为进程所用，记录当前进程请求的页面块信息。而主存块队列由进程所用，记录当前进程请求的页面块信息。而主存块队列由系统维护系统维护，系统维护系统维护，系统维护系统维护，系统维护系统维护，该队列保存当前系统中各主存块的状态（包括最后访问时间、该队列保存当前系统中各主存块的状态（包括最后访问时间、该队列保存当前系统中各主存块的状态（包括最后访问时间、该队列保存当前系统中各主存块的状态（包括最后访问时间、闲忙状态闲忙状态闲忙状态闲忙状态闲忙状态闲忙状态闲忙状态闲忙状态等）。各种替换算法将以这两个数据结构为基础，在系统中为等）。各种替换算法将以这两个数据结构为基础，在系统中为用户请求寻找最佳块节点。用户请求寻找最佳块节点。等）。各种替换算法将以这两个数据结构为基础，在系统中为等）。各种替换算法将以这两个数据结构为基础，在系统中为用户请求寻找最佳块节点。用户请求寻找最佳块节点。
