广州大学学生实验报告
开课学院及实验室：计算机学院，电子信息楼416A室 2014年 11 月 20日学院 实验课程名称 实验项目名称 计算机科学与教育软件学院 年级/专业/班 计科122 姓名 庞彬 学号 成绩 指导老师 1206100022 操作系统 实验三 内存管理实验 张艳玲 一、 实验目的
通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解虚拟存储技术的特点，掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现过程，并比较它们的效率。
了解linux环境下如何实现内存的分配与回收。 二、 实验内容
（一）内存管理实验1：常用页面置换算法模拟实验
设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用下述算法计算访问命中率。 1、最佳淘汰算法（OPT） 2、先进先出的算法（FIFO） 3、最近最久未使用算法（LRU） 4、最不经常使用算法（LFU） 5、最近未使用算法（NUR）
命中率＝１－页面失效次数／页地址流长度
（二）内存管理实验2：Linux下的内存分配与回收的管理
在Linux环境下利用下列系统调用malloc()， free()编写一段程序实现内存分配与回收的管理。
要求：
返回已分配给变量的内存地址；
返回释放后的内存地址；
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、 实验设备
安装带Linux操作系统的电脑一台。
四、 实验程序实现及结果分析
（一） 内存管理实验1：常用页面置换算法模拟实验 实验程序如下：
#define TRUE 1 #define FALSE 0 #define INVALID -1 #define NULL 0
#define total_instruction 320 /*指令流长*/ #define total_vp 32 /*虚页长*/ #define clear_period 50 /*清0周期*/
typedef struct /*页面结构*/ { int pn,pfn,counter,time; }pl_type;
pl_type pl[total_vp]; /*页面结构数组*/
struct pfc_struct{ /*页面控制结构*/ int pn,pfn; struct pfc_struct *next; };
typedef struct pfc_struct pfc_type;
pfc_type pfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;
int diseffect, a[total_instruction];
int page[total_instruction], offset[total_instruction];
int initialize(int); int FIFO(int);
int LRU(int); int LFU(int); int NUR(int); int OPT(int);
int main( ) {
int s,i,j;
srand(10*getpid()); /*由于每次运行时进程号不同，故可用来作为初始化随机数队列的“种子”*/
s=(float)319*rand( )/32767/32767/2+1; //
for(i=0;i if(s<0||s>319) { printf(\ exit(0); } a[i]=s; /*任选一指令访问点m*/ a[i+1]=a[i]+1; /*顺序执行一条指令*/ a[i+2]=(float)a[i]*rand( )/32767/32767/2; /*执行前地址指令m' */ a[i+3]=a[i+2]+1; /*顺序执行一条指令*/ s=(float)(318-a[i+2])*rand( )/32767/32767/2+a[i+2]+2; if((a[i+2]>318)||(s>319)) printf(\ } for (i=0;i page[i]=a[i]/10; offset[i]=a[i]; } for(i=4;i<=32;i++) /*用户内存工作区从4个页面到32个页面*/ { printf(\ FIFO(i); LRU(i); LFU(i); NUR(i); OPT(i); } return 0; } int initialize(total_pf) /*初始化相关数据结构*/ int total_pf; /*用户进程的内存页面数*/ {int i; diseffect=0; for(i=0;i pl[i].pn=i; pl[i].pfn=INVALID; /*置页面控制结构中的页号，页面为空*/ pl[i].counter=0; pl[i].time=-1; /*页面控制结构中的访问次数为0，时间为-1*/ } for(i=0;i pfc[i].next=&pfc[i+1]; pfc[i].pfn=i; } /*建立pfc[i-1]和pfc[i]之间的链接*/ pfc[total_pf-1].next=NULL; pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1; freepf_head=&pfc[0]; /*空页面队列的头指针为pfc[0]*/ return 0; } int FIFO(total_pf) /*先进先出算法*/ int total_pf; /*用户进程的内存页面数*/ { int i,j; pfc_type *p; initialize(total_pf); /*初始化相关页面控制用数据结构*/ busypf_head=busypf_tail=NULL; /*忙页面队列头，队列尾链接*/ for(i=0;i if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/ { diseffect+=1; /*失效次数*/ if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/ { p=busypf_head->next; pl[busypf_head->pn].pfn=INVALID; freepf_head=busypf_head; /*释放忙页面队列的第一个页面*/ freepf_head->next=NULL; busypf_head=p; } p=freepf_head->next; /*按FIFO方式调新页面入内存页面*/ freepf_head->next=NULL; 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; /*free页面减少一个*/ busypf_tail=freepf_head; } freepf_head=p; } } printf(\ return 0; } int LRU (total_pf) /*最近最久未使用算法*/ int total_pf; { int min,minj,i,j,present_time; initialize(total_pf); present_time=0; for(i=0;i if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/ { diseffect++; if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/ { min=32767; for(j=0;j freepf_head=&pfc[pl[minj].pfn]; //腾出一个单元