Реализация модели страничного распределения памяти с выгрузкой страницы, к которой в последнее время было меньше всего обращений.

1. Введение
2. Принципы управления памятью в современных ОС
2.1 Статические разделы
2.2 Виртуальная память
2.3 Управление виртуальной памятью. Алгоритм NFU.
3. Модель страничного распределения памяти с выгрузкой страниц, к которым в последнее время было меньше всего обращений.
3.1 Структура программы
3.2 Описание работы алгоритма моделирования управления памятью
3.3 Моделирование работы процесса
4. Заключение
5. Список литературы

Реализация модели страничного распределения памяти с выгрузкой страницы, к которой в последнее время было меньше всего обращений.

unsigned int real_addr;
if(page_map[page_num].flags & PAGE_CACHED){
// Если страница находится на диске, сгенерировать page_fault
// и перезапустить команду
printf("Исключение при обращении к странице 0x%04x\n", page_num);
page_stats[page_num].faults++;
mmu_pagefault(page_num);
mmu_access(action, addr, value);
}
else {
real_addr = addr(page_map[page_num].page_block, offset(addr)); // получить реальный адрес
page_map[page_num].flags |= PAGE_READ; // Запомнить обращение к странице
page_stats[page_num].reads++;
if(action == PAGE_READ){ // Если указано действие "чтение", вернуть прочитанный байт
printf("Чтение по физическому адресу 0x%04x\n", real_addr);
returnphy_mem[real_addr]; // Вернуть значение, взятое из физической памяти
}
else if(action == PAGE_WRITE){ // Если указано действие "запись"
printf("Запись по физическому адресу 0x%04x\n", real_addr);
page_stats[page_num].writes++;
page_map[page_num].flags |= PAGE_WRITE; // Пометить страницу как "грязную"
phy_mem[real_addr] = value; // Записать указанный байт по нужному адресу
}
}
}
// Отработка прерывания
void mmu_pagefault(unsigned int page_num){
unsigned int i;
unsigned char min_counter = page_map[0].counter;
unsigned int swapped_page;
// Поиск наименьшего значения счётчика
for(i=0;i<VIRT_PAGES;i++){
if(!(page_map[i].flags & PAGE_CACHED)) {
if(page_map[i].counter <= min_counter){
min_counter = page_map[i].counter;
}
}
}
swapped_page = swap_random(min_counter);
for(i=0;i<PAGE_SIZE;i++){ // Скопировать страницу с диска в память
phy_mem[addr(swapped_page, i)] = swap[addr(page_num, i)];
}
page_map[page_num].flags &= ~PAGE_CACHED;
page_map[page_num].page_block = swapped_page;
page_map[page_num].counter = 0;
}
/*
* Вытеснение слуайной страницы в указанном классе
*/
int swap_random(unsigned int access_counter){
unsigned int candidats = 0;
unsigned int rnd; // Номер кандидата на удаление
unsigned int i, j, counter = 0; // Счетчики
unsigned int swapped_page = 0;
printf("Удаление случайной страницы со счётчиком %hhu\n", access_counter);
// Подсчёт количества кандидатов на удаление
for(i=0;i<VIRT_PAGES;i++){
if(!(page_map[i].flags & PAGE_CACHED)) {
if(page_map[i].counter == access_counter){
candidats++;
}
}
}
printf("%u кандидатов на удаление\n", candidats);
rnd = random() % candidats;
for(i=0;i<VIRT_PAGES;i++){
if(!(page_map[i].flags & PAGE_CACHED) && (page_map[i].counter == access_counter)){
if(counter == rnd){ // Найдена нужная страница
if(page_map[i].flags & PAGE_WRITE) { // Если страница "грязная"
printf("Страница 0x%04x (счётчик %d) изменилась и обновляется на диске\n", i, page_map[i].counter);
for(j=0;j<PAGE_SIZE;j++){ // Перезаписать её на диск
swap[addr(i, j)] = phy_mem[addr(page_map[i].page_block, i)];
}
page_stats[i].caches++;
}
else {
printf("Страница 0x%04x (счётчик %d) не изменялась и удаляется\n", i, page_map[i].counter);
page_stats[i].deletes++;
}
page_map[i].flags = 0 | PAGE_CACHED; // Обнуление флагов
page_map[i].counter = 0; // Обнуление счётчика
swapped_page = i;
break; // Остановить просмотр таблицы
}
counter++; // найдена страница в этом классе
}
}
return swapped_page;
}
// Периодически определять страницы с битом R и сдвигать счётчик
void decay(void){
int i; printf("Очистка\n");
for(i=0;i<VIRT_PAGES;i++){
if(!(page_map[i].flags & PAGE_CACHED)){ // Для незакешированных страниц
page_map[i].counter = ((page_map[i].counter & 0x80) >> 1) | ((page_map[i].flags & PAGE_READ) << 7);
page_map[i].flags &= ~PAGE_READ; // Очистить флаг обращения
}
}
}
// Моделирование работы процесса
void process_tick(void){
unsigned int action = random() % 100;
unsigned char value;
unsigned int rand_addr;
if(action <= 70){ // С 70% вероятностью процесс читает или записывает один байт в стек
// Случайный адрес из двух последних страниц
rand_addr = addr(VIRT_PAGES - 1 - (random() % 2), offset(random() % VIRT_MEM_SIZE));
if(random() % 2 == 0){
printf("Процесс запрашивает в стеке адрес 0x%04x (0x%04x:0x%04x)\n", rand_addr, page(rand_addr), offset(rand_addr));
value = mmu_access(PAGE_READ, rand_addr, 0);
}
else {
value = (unsigned char)(random() % 255);
printf("Процесс записывает 0x%02hhx в стек по адресу 0x%04x (0x%04x:0x%04x)\n", value, rand_addr, page(rand_addr), offset(rand_addr));
mmu_access(PAGE_WRITE, rand_addr, value);
}
}
else if(action > 70 && action <= 90){
// Случайный адрес
rand_addr = random() % VIRT_MEM_SIZE;
if(random() % 2 == 0){
printf("Процесс запрашивает случайный адрес 0x%04x (0x%04x:0x%04x)\n", rand_addr, page(rand_addr), offset(rand_addr));
value = mmu_access(PAGE_READ, rand_addr, 0);
}
else {
value = (char)(random() % 255);
printf("Процесс записывает 0x%02hhx по случайному адресу 0x%04x (0x%04x:0x%04x)\n", value, rand_addr, page(rand_addr), offset(rand_addr));
mmu_access(PAGE_WRITE, rand_addr, value);
}
}