实验报告三
实验名称：理解线程和请求分页存储管理设计日期：2011/5/25 班级：学号：姓名：
一、实验目的：
1. 理解当操作系统引入线程的概念后，进程是操作系统独立分配资源的单位，
线程成为系统调度的单位，也是系统并发运行的独立单位。
同一个进程中的
各个线程共享进程的地址空间。
2. 模拟存储管理常用的请求分页存储管理技术，通过本实验使学生更加深入的
理解虚拟内存的思想和主要的页面淘汰算法。
二、实验内容：
1. （1）编写一个程序，在其main（）函数中创建一个（或多个）线程，观察该
线程是如何与主线程并发运行的。
输出每次操作后的结果；
（2）在main()函数外定义一个变量int shared（全局变量），在main()中创建
一个线程，在main()中和新线程shared 进行循环加/减操作，观察该变量的变化；
（3）修改程序把int shared 变量定义到main（）函数之内，重复第（2）步操作，观察该变量的变化。
（4）编写一个程序，在其main（）函数中创建至少两个线程，在这些线程中分别说明（定义）名称相同的整型变量（例如，int x；），分别在各个线程中修改这些变量，试观察这些变量值的变化。
2. (1) 通过随机数产生一个指令行列，共320条指令，指令中的地址按下述原则
生成：50%的指令是顺序执行；25%的指令均匀分布在前地址部分；25%的指令均匀分布在后地址部分。
(2) 具体实验办法是：在[0，319]之间选一起始点M；顺序执行一条指令，即
第M+1条；向前地址[0，M-1]中执行一条指令M；顺序执行一条指令，即第
M+1条；向后地址[M+2，319]中执行一条指令M。
如此继续，直至产生320条指令。
使用产生随机数的函数之前，首先要初始化设置RAN()产生序列的开
始点，SRAND(400)；然后计算随机数，产生指令序列。
例如：
a[0]=1.0*rand()/32767*319+1；
a[1]=a[0]+1；
a[2]=1.0*rand()/32767*(a[1]-1)+1；
a[3]=a[2]+1；
a[4]=319-1.0*rand()/32767*(a[3]-1)；其中rand()和srand()为Linux操作系统提供
指令序列。
(3) 将指令序列变换成页面地址流：假设，页面大小为1KB；用户实存容量（内
存区容量）为4页或32页；用户虚存容量（逻辑地址空间容量）为32KB；用
户虚存容量32KB，每1KB中放10条指令，共320条指令序列，按其地址0~9在
0页，10~19在1页，…….，310~319在31页。
(4) 使用不同的页面调度算法处理缺页中断，并计算不同实存容量下的命中
率：先进先出（FIFO）算法；最近最少使用（LRU）算法；命中率的算法为：
命中率= 1 - （缺页中断次数/页地址流长度）。
本实验中，页地址流长度为
320，缺页中断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。
三、项目要求及分析：
1.在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这表现在：所有线程
都具有相同的地址空间（进程的地址空间）。
此外我们应该还要用控制语句，控制线程的同步执行。
2. 这个实验是要求我们采用算法模拟分页存储管理技术的FIFO和LRU算法。
所以我们
应该先生成地址序列，有了地址序列，我们要找到它所在的虚页，然后通过查找实页，再判断下一步动作。
假如要访问的虚页不在内存中，不命中，我们要替换实页内容。
根据FIFO算法，直接替换最早进入内存中的那一页就可以了。
所以可以设立一个循环指针，记录那个最早进入内存中的那页。
而对于LRU算法，我们要替换是到现在为止最长时间没被访问的页，在这里我们可以用一个队列来表示内存。
把最久没使用的页放在队头，然后替换进去的页放在队尾就可以了。
假如要访问的虚页在内存中，明显是命中。
对于FIFO算法，不处理，而对于LRU算法，我们还要把他的权值置0。
四、具体实现：
1.实验程序：1.1
结果：
1.2
结果：1.3
结果：1.4
结果：
2. 源程序：
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "time.h"
#define MAXPAGE 4
int page[MAXPAGE]={-1,-1,-1,-1}; int num1,num2,num3;
int exist(int n)
{
int i;
for(i=0;i<MAXPAGE;i++)
{
if(n==page[i])
}
return -1;
}
void main()
{
int i,j,t,k,temp;
int a[320];
int key=0;
int b[4]={0};
srand(time(NULL));
a[0]=1.0*rand()/RAND_MAX*319+1;
for(i=1;i<320;i++)
{
if(i%4==1)
a[i]=a[i-1]+1;
if(i%4==2)
a[i]=1.0*rand()/RAND_MAX*(a[i-1]-1)+1;
if(i%4==3)
a[i]=a[i-1]+1;
if(i%4==0)
a[i]=319-1.0*rand()/RAND_MAX*(a[i-1]-1);
}
for(i=0;i<320;i++)
{
printf("hello,the current page float is %d %d %d %d",page[0],page[1],page[2],page[3]);
//如果命中的话，返回命中的页数,并且置命中页数的权值为，其余加一。
if((k=exist(a[i]/10))!=-1)
{
b[k]=0;
for(j=0;j<4;j++)
{
if(j!=k)
++b[j];
}
printf("hello,we hit it,the page float is %d %d %d %d \n",page[0],page[1],page[2],page[3]);
continue;
}
else
{
//如果没有命中，我们就替换最少使用的，页数置，其余的加一
temp=-10;
for(j=0;j<4;j++)
{
if(b[j]>temp)
temp=b[j];
key=j;
}
}
page[key]=a[i]/10;
b[key]=0;
for(j=0;j<4;j++)
{
if(j!=key)
++b[j];
}
key=0;
++num2;
printf("hello,we miss it,the page float is %d %d %d %d\n",page[0],page[1],page[2],page[3]);
}
}
printf("hello,the hit rate is %.2f%%",(1.0-(double)num2/320)*100);
printf("\n");
}
实验结果：
五、实验总结：
1.第一道涉及线程的题编译时总是发生错误，原来编译这类程序在原有的编译语言后要加上-pthread.
2.第二个分页算法我们在系统结构课已经做过这个实验，所以有了一定的了解，加上一点修改就能够使用了。
所以没太花功夫。