操作系统FIFO算法简化版

1、NORTH CHINA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY操作系统(2014年秋季学期)序号： 实 验 报 告系别：计算机学院班级：姓名： 学号：实验名称：存储管理总成绩：评语： 日期：操作系统实验报告实验名称存储管理实验序号2实验日期2014.12.25实验人一、实验目的、要求与环境1目的：（1）通过编写程序实现请求分页存储管理的Optimal、FIFO、LRU等页面置换算法中的一种，掌握虚拟存储管理中有关缺页处理方法等内容，巩固有关虚拟存储管理的教学内容。（2）理解内存分配原理，特别是以页面为单位的虚拟内存分配方法2.要求：在Windows XP、Windows 2000、W

2、in7、Linux等操作系统下，使用的VC、VB、java或C等编程语言，实现请求分页存储管理的一种页面置换算法。3.环境：1. 硬件设备：PC机一台2. 软件环境：安装Windows操作系统或者Linux操作系统，并安装相关的程序开发环境，如C C+Java 等编程语言环境。二、相关背景知识关于操作系统的内存管理，如何节省利用容量不大的内存为最多的进程提供资源，一直是研究的重要方向。而内存的虚拟存储管理，是现在最通用，最成功的方式 在内存有限的情况下，扩展一部分外存作为虚拟内存，真正的内存只存储当前运行时所用得到信息。这无疑极大地扩充了内存的功能，极大地提高了计算机的并发度。虚拟页式存储管理

3、，则是将进程所需空间划分为多个页面，内存中只存放当前所需页面，其余页面放入外存的管理方式。常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA等。这里重点介绍FIFO、OPT、LRU（1）先进先出页面置换算法（FIFO）FIFO算法这是最早出现的置换算法，该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻时间最久的页面予以淘汰。该算法实现简单只需把一个进程已调入内存的页面，按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指针，使它总是指向最老的页面。但该算法与进程实际运行的规律不相适应，因为在进程中，有些页面经常被访问，比如，含有全局变量、常用函数、例程等的页面，FIFO

4、算法并不能保证这些页面不被淘汰。（2）最佳置换算法（OPT）它是由Belady于1966 年提出的一种理论上的算法。其所选择的被淘汰页面，将是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。采用最佳置换算法，通常可保证获得最低的缺页率。但由于人目前还无法预知一个进程在内存的若干个页面中，哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法是无法实现的，但可以利用此算法来评价其它算法。（3）最近最久未使用置换算法（LRU）最近最久未使用（LRU）置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。由于无法预测各页面将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，因此，LR

5、U 置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t,，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其t值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。三、实验设计说明选择置换算法，先输入所有页面号，为系统分配物理块，依次进行置换：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。物理块数：mSize 页面引用个数：pSize，全局静态变量物理块

6、中的页号，页面引用串和辅助数组并进行相关的初始化。打印函数print（），核心函数FIFO（）。缺页率访问缺页次数/访问总次数。四、实验设计的流程图实验流程图：开始初始化设置输入分配物理块，页面选择操作FIFO算法YN结束打印输出FIFO模块流程图：新的指令页面在物理块中？中中？内存内页面time+1内存内页面time+1YN载入新页面time=0内存物理块满？N选择time最大页面换出Y四、程序代码#include #include /*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

7、页号*/static int page100=0; /*页面号引用串*/static int temp10010=0; void FIFO();/*置换算法函数*/void print(unsigned int t);void designBy();/*主函数*/void main() int i,k,code;system(color 0A);designBy();printf(欢迎使用,请按任意键进行初始化操作. n);/printf( );getchar();system(cls);system(color 0A);printf(请输入物理块的个数(M=10)：);scanf_s(%d,

8、&mSIZE);printf(请输入页面号引用串的个数(P=100)：);scanf_s(%d,&pSIZE);puts(请依次输入页面号引用串：);for(i=0;ipSIZE;i+) scanf_s(%1d,&pagei);system(cls);system(color 0A); do puts(输入的页面号引用串为：);for(k=0;k=(pSIZE-1)/20;k+)for(i=20*k;(ipSIZE)&(i);getchar();system(cls); while (code!=2);getchar();/显示设计者信息 void designBy()printf(n); p

9、rintf( 实验：页面置换算法 n);printf( 班级： 信安12 n);printf( 姓名： n);printf(n);void print(unsigned int t)int i,j,k,l;int flag;for(k=0;k=(pSIZE-1)/20;k+)for(i=20*k;(ipSIZE)&(i20*(k+1);i+)if(i+1)%20=0)|(i+1)%20)&(i=pSIZE-1)printf(%dn,pagei);elseprintf(%d ,pagei);for(j=0;jmSIZE;j+)for(i=20*k;(imSIZE+20*k)&(i=j)print

10、f( |%d|,tempij);elseprintf( |0|);for(i=mSIZE+20*k;(ipSIZE)&(i20*(k+1);i+)for(flag=0,l=0;lmSIZE;l+)if(tempil=tempi-1l)flag+;if(flag=mSIZE)/*页面在物理块中*/printf( | |);elseprintf( |%d|,tempij);/*每行显示20个*/if(i%20=0)continue;printf(n);printf(-n);printf(缺页次数：%dtt,t+mSIZE);printf(缺页率：%d/%dn,t+mSIZE,pSIZE);prin

11、tf(置换次数：%dtt,t);printf(n-n);/*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*/ for(i=0;imSIZE;i+)/*前mSIZE个数直接放入*/ memeryi=pagei; timei=i; for(j=0;jmSIZE;j+)tempij=memeryj; for(i=mSIZE;ipSIZE;i+) /*判断新页面号是否在物理块中*/ for(j=0,k=0;jmSIZE;j+) if(memeryj!=pagei) k+; if(k=mSIZE) /*如果不在物理块中*/ count+;/*计算换出页*/ max=time0time1?0:1;for(m=2;mmSIZE;m+)if(timemtimemax)max=m; memerymax=pagei; timemax=i; /*记录该页进入物理块的时间*/ for(j=0;jmSIZE;j+) tempij=memeryj; e