【操作系统导论】第22章课后习题解答

前言

内容仅作记录，解答有参考别人的地方，请谨慎参考

22.1

题目描述

分析及解答

FIFO

输入命令：
./paging-policy.py -s 0 -n 10 -p FIFO
进行程序模拟，追踪策略为：FIFO

在FIFO策略决定替换哪个页面时将选择第一个进入的页进行替换
访问顺序为：8、7、4、2、5、4、7、3、4、5，cache能容纳3个页
具体访问过程如下：

输入命令：
./paging-policy.py -s 0 -n 10 -p FIFO -c查看模拟程序的结果

可以看到模拟结果与分析结果一致。

输入另外两个FIFO策略命令：
./paging-policy.py -s 1 -n 10 -p FIFO -c
./paging-policy.py -s 2 -n 10 -p FIFO -c

LRU

输入命令：
./paging-policy.py -s 0 -n 10 -p LRU
进行程序模拟，追踪策略为：LRU

LRU策略决定替换哪个页将基于“局部性原则”，根据历史近期访问决定替换哪个页
访问顺序为：8、7、4、2、5、4、7、3、4、5
具体访问过程如下：

输入命令：
./paging-policy.py -s 0 -n 10 -p LRU -c查看模拟程序的结果

可以看到模拟结果与分析结果一致。

输入另外两个LRU策略命令：
./paging-policy.py -s 1 -n 10 -p LRU -c
./paging-policy.py -s 2 -n 10 -p LRU -c

OPT

输入命令：
./paging-policy.py -s 0 -n 10 -p OPT
进行程序模拟，追踪策略为：OPT

OPT最优策略决定替换哪个页将基于未来的访问情况，将未来最远访问的页替换掉
访问顺序为：8、7、4、2、5、4、7、3、4、5
具体访问过程如下：

输入命令：
./paging-policy.py -s 0 -n 10 -p OPT -c查看模拟程序的结果

可以看到模拟结果与分析结果一致。

输入另外两个OPT策略命令：
./paging-policy.py -s 1 -n 10 -p OPT -c
./paging-policy.py -s 2 -n 10 -p OPT -c

22.2

题目描述

分析及解答

最差情况的地址引用序列为：1、2、3、4、5、6这样的序列，要访问的页各不相同，且高速缓存大小不够大，每次访问都会导致未命中，要提高性能则需要将缓存大小增加到与序列的个数一样才行

22.3

题目描述

分析及解答

该题需要编写python程序生成一个随机的序列并写入1.txt文件中
如何在linux下写python：
1、首先使用touch Random.py创建py文件
2、使用编辑器编写代码，比如：vim Random.py
[注意：第一行加上：#！/usr/bin/env python，再开始写代码]
3、写完并保存后修改Random.py的权限：chmod 777 Random.py
4、输入命令./Random.py就可以运行代码了

编写模拟程序如下：

随机生成10个从0到9的数
运行程序：

预期：OPT策略下的命中率最高，FIFO策略和LRU策略的命中率相对低一些
使用如下命令：
./paging-policy.py -f 1.txt -p FIFO -c
./paging-policy.py -f 1.txt -p LRU -c
./paging-policy.py -f 1.txt -p OPT -c
对不同的策略进行测试：
FIFO策略

LRU策略

OPT策略

可以看到模拟的结果与预期结果基本一致，测试数据量更大的情况下，这一结果将更加明显，三种策略的命中率差距将更大。

22.4

题目描述

分析及解答

编写能够生成具有一定局部性序列的程序：

[注意代码缩进一致：IndentationError: unexpected indent这个错误就是缩进不一致导致]

修改程序的权限：chmod 777 Random.py
运行程序生成随机序列：

分别使用不同的策略进行测试：
./paging-policy.py -f 1.txt -p LRU -c
./paging-policy.py -f 1.txt -p RAND -c
./paging-policy.py -f 1.txt -p CLOCK -c
模拟程序运行结果如下：
LRU多次测试：

RAND多次测试：

CLOCK多次测试：

从多次的测试结果可以看出，LRU的表现是比RAND略好一些的。

使用命令：
./paging-policy.py -f 1.txt -b x -p CLOCK -c测试不同时钟位的表现：
[其中x为时钟位数量]
时钟位为1：

时钟位为2：

时钟位为3：

从模拟结果可以看出，时钟位为1时CLOCK表现最差，提高时钟位，CLOCK的表现好于RAND。