实验四页面置换算法代码

1、实验四页面置换算法模拟（2）一.题目要求：设计一个虚拟存储区和内存工作区，编程序演示下述算法的具体实现过程， 并计算访问命中率：要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现1）最佳置换算法（OPT）:将以后永不使用的或许是在最长（未来）时间内不再 被访问的页面换出。2）先进先出算法（FIFO）:淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留 时间最久的页面予以淘汰。3）最近最久未使用算法（LRU）:淘汰最近最久未被使用的页面。4）最不经常使用算法（LFU）.实验目的：1、用C语言编写OPT FIFO、LRU LFU四种置换算法2、熟悉内存分页管理策略。3、了解页面置换的算法。4、掌握一般常用

2、的调度算法。5、根据方案使算法得以模拟实现。6、锻炼知识的运用能力和实践能力。三. 相关知识：1. 虚拟存储器的引入：局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所 访问的存储空间也局限于某个区域， 它主要表现在以下两个方面：时间局限性和 空间局限性。2. 虚拟存储器的定义：虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行 扩充的一种存储器系统。3. 虚拟存储器的实现方式：分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换 功能所形成的页面形式虚拟存储系统。请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能 后，所形成的段式

3、虚拟存储系统。4. 页面分配：平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。 按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分 按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份 额后，分配给各进程。5. 页面置换算法：常用的页面置换算法有 OPT FIFO、LRU Clock、LFU PBA等。四. 设计思想：选择置换算法，先输入所有页面号，为系统分配物理块，依次进行置换：OPT基本思想：是用一维数组pagepSIZE存储页面号序列，memerymSIZE是存储装入物理 块中的页面。数组

4、nextmSIZE记录物理块中对应页面的最后访问时间。每当发 生缺页时，就从物理块中找出最后访问时间最大的页面，调出该页，换入所缺的页面。【特别声明】若物理块中的页面都不再使用，则每次都置换物理块中第一个位置的页面。FIFO基本思想：是用队列存储内存中的页面，队列的特点是先进先出，与该算法是一致的， 所以每当发生缺页时，就从队头删除一页，而从队尾加入缺页。或者借助辅助数 组timemSIZE记录物理块中对应页面的进入时间，每次需要置换时换出进入时 间最小的页面。LRU基本思想：是用一维数组pagepSIZE存储页面号序列，memerymSIZE是存储装入物理 块中的页面。数组flag1O标记页

5、面的访问时间。每当使用页面时，刷新访问 时间。发生缺页时，就从物理块中页面标记最小的一页，调出该页，换入所缺的 页面。五. 流程图：如下页所示六.源代码：如下页所示【使用C语言】#i nclude <stdio.h> #in elude vconi o.h> #i nclude <stdlib.h>/*全局变量*/int mSIZE; /*物理块数 */int pSIZE; /*页面号引用串个数*/static int memery10=0; /* 物理块中的页号 */ static int page100=0; /*页面号引用串 */static int tem

6、p10010=0; /*辅助数组 */*置换算法函数*/void FIFO();void LRU();void OPT();/*辅助函数*/void print(un sig ned int t);void desig nBy();void dow nl oad();void mDelay(unsigned int Delay);/*主函数*/ void mai n()int i,k,code;system("color 0A");desig nBy();printf("丨请按任意键进行初始化操作n");printf(" 1n");p

7、rintf(" >>>");getch();system("cls");system("color 0B");printf("请输入物理块的个数(M<=10)：");sca nf("%d",&mSIZE);printf("请输入页面号引用串的个数(P<=100):");sca nf("%d",&pSIZE);puts("请依次输入页面号引用串(连续输入，无需隔开)：");for(i=0;iv

8、pSIZE;i+)sca nf("%1d",&pagei);dow nl oad();system("cls");system("color 0E");doputs（"输入的页面号引用串为："）;for(k=0;kv=(pSIZE-1)/20;k+)for(i=20*k;(i<pSIZE )&&(i<20*(k+1);i+)if(i+1)%20=0)|(i+1)%20)&&(i=pSIZE-1)prin tf("%dn",pagei);else

9、prin tf("%d ",pagei);prin tf("* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *n")prin tf("*请选择页面置换算法：ttt *n");prin tf("*n");printf("* 1.先进先出(FIFO) 2. 最近最久未使用(LRU) *n");prin tf("* 3. 最佳(OPT) 4. 退出*n");prin tf("* * * * * * * * * * * * * * *

10、 * * * * * * * *n")prin tf("请选择操作：bb");sca nf("%d",&code);switch(code)case 1:FIFO();break;case 2:LRU();break;case 3:OPT();break;case 4:system("cls");system("color 0A");designBy(); /*显示设计者信息后退出*/prin tf("丨谢谢使用页面置换算法演示器！正版授权 I n");printf("

11、; 1"1 n");exit(0);default:prin tf("输入错误，请重新输入：");prin tf("按任意键重新选择置换算法：>>>");/getch();system("cls");while (code!=4); getch();/*载入数据*/void dow nl oad()int i;system("color 0D");prin tf("i1 n");printf("丨正在载入数据，请稍候! I n"); pr

12、in tf("11 n");prin tf("Loadi ng.n");prin tf("O");for(i=0;i<51;i+)prin tf("b");for(i=0;i<50;i+)mDelay(pSIZE+mSIZE)/2);prin tf(">");>>>");prin tf("nFi ni sh.n载入成功，按任意键进入置换算法选择界面:getch();/*设置延迟*/void mDelay (un sig ned int De

13、lay)un sig ned int i;for(;Delay>0;Delay-)for(i=0;i<124;i+)prin tf(" b");/*显示设计者信息*/void desig nBy()printf(" in");printf("丨页面置换算法n");printf(" |n");void print(un sig ned int t)int i,j,k,l;int flag;for(k=0;k<=(pSIZE-1)/20;k+)for(i=20*k;(i<pSIZE )&

14、&(i<20*(k+1);i+)if(i+1)%20=0)|(i+1)%20)&&(i=pSIZE-1) prin tf("%dn",pagei);elseprin tf("%d ",pagei);for(j=0;j<mSIZE;j+)for(i=20*k;(i<mSIZE+20*k)&&(i<pSIZE);i+)if(i>=j)prin tf(" |%d|",tempij);elseprin tf(" | |"); for(i=mSIZE+20

15、*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1);i+) for(flag=0,l=0;l<mSIZE;l+) if(tempil=tempi-1l) flag+;if(flag=mSIZE)/*页面在物理块中*/printf("");elseprin tf(" |%d|",tempij);/*每行显示20个*/if(i%20=0)con ti nue;prin tf("n");prin tf("-n");printf("缺页次数：%dtt",t+mSIZE)

16、;printf("缺页率：%d/%dn",t+mSIZE,pSIZE);printf("置换次数：%dtt",t);printf("访问命中率:%d%n",(pSIZE-(t+mSIZE)*100/pSIZE);printf("n");/*计算过程延迟*/void compute。int i;printf("正在进行相关计算，请稍候");for(i=1;i<20;i+)mDelay(15);if(i%4=0)prin tf("bbbbbbbbbbbb");elsepri

17、n tf("O");for(i=0;i+<30;pri ntf("b");for(i=0;i+<30;pri ntf(” ");for(i=0;i+<30;pri ntf("b");/*先进先出页面置换算法*/void FIFO()int memery10=0;int time10=0; /*记录进入物理块的时间*/int i,j,k,m;int max=0; /*记录换出页*/int count=0; /*记录置换次数*/*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i+)memer

18、yi=pagei;timei=i;for(j=0;j<mSIZE;j+) tempij=memeryj;for(i=mSIZE;i<pSIZE;i+)/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;j+)if(memeryj!=pagei)k+; if(k=mSIZE) /*如果不在物理块中*/coun t+;/*计算换出页*/max=time0<time1?0:1;for(m=2;m<mSIZE;m+) if(timem<timemax) max=m;memerymax=pagei;timemax=i; /*记录该页进入物理块的时

19、间*/for(j=0;j<mSIZE;j+)tempij=memeryj;elsefor(j=0;j<mSIZE;j+)tempij=memeryj;compute();prin t(co un t);/*最近最久未使用置换算法*/void LRU()int memery10=0;int flag10=0; /*记录页面的访问时间*/int i,j,k,m;int max=0; /*记录换出页*/int count=0; /*记录置换次数*/*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i+)memeryi=pagei;flagi=i;for(j=0;j<

20、;mSIZE;j+) tempij=memeryj;for(i=mSIZE;i<pSIZE;i+)/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;j+)if(memeryj!=pagei)k+;elseflagj=i; /*刷新该页的访问时间*/if(k=mSIZE) /* 如果不在物理块中*/coun t+;/*计算换出页*/max=flag0vflag1?0:1; for(m=2;m<mSIZE;m+) if(flagmvflagmax) max=m;memerymax=pagei;flagmax=i; /*记录该页的访问时间*/for(j=0;j<mSIZE;j+) tempij=memeryj;elsefor(j=0;j<mSIZE;j+) tempij=memeryj;compute();prin t(co un t);/*最佳置换算法*/void OPT()int memery10=0;int next10=0; /*记录下一次访问时间*/int i,j,k,l,m;int max; /*记录换出页*/int count=0; /*记录置换次数*/