操作系统课程设计-页面置换算法C语言

-1-页面置换算法的演示一．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)二．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。-2-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page[pSIZE]存储页面号序列，memery[mSIZE]是存储装入物理块中的页面。数组next[mSIZE]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time[mSIZE]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page[pSIZE]存储页面号序列，memery[mSIZE]是存储装入物理块中的页面。数组flag[10]标记页面的访问时间。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-3-六．源代码：如下页所示【使用C语言】将页号放入物理块中，编号加1引用串编号大于物理块数?载入页号序列，从第0个得到页号开始页号在物理块中?根据选择的置换算法完成置换页号序列载完?结束是否是是是是-4-#includestdio.h#includestdlib.h/*全局变量*/intmSIZE;/*物理块数*/intpSIZE;/*页面号引用串个数*/staticintmemery[10]={0};/*物理块中的页号*/staticintpage[100]={0};/*页面号引用串*/staticinttemp[100][10]={0};/*辅助数组*//*置换算法函数*/voidFIFO();voidLRU();voidOPT();/*辅助函数*/voidprint(unsignedintt);voiddesignBy();voiddownload();voidmDelay(unsignedintDelay);/*主函数*/voidmain(){inti,k,code;system(color0A);designBy();printf(┃请按任意键进行初始化操作...┃\n);printf(┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛\n);printf();getch();system(cls);system(color0B);printf(请输入物理块的个数(M=10)：);scanf(%d,&mSIZE);printf(请输入页面号引用串的个数(P=100)：);scanf(%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;ipSIZE;i++)scanf(%1d,&page[i]);download();system(cls);system(color0E);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)&&(i20*(k+1));i++)-5-{if(((i+1)%20==0)||(((i+1)%20)&&(i==pSIZE-1)))printf(%d\n,page[i]);elseprintf(%d,page[i]);}}printf(***********************\n);printf(*请选择页面置换算法：\t\t\t*\n);printf(*-----------------------------------------*\n);printf(*1.先进先出(FIFO)2.最近最久未使用(LRU)*\n);printf(*3.最佳(OPT)4.退出*\n);printf(***********************\n);printf(请选择操作：[]\b\b);scanf(%d,&code);switch(code){case1:FIFO();break;case2:LRU();break;case3:OPT();break;case4:system(cls);system(color0A);designBy();/*显示设计者信息后退出*/printf(┃谢谢使用页面置换算法演示器!正版授权㊣┃\n);printf(┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛\n);exit(0);default:printf(输入错误，请重新输入：);}printf(按任意键重新选择置换算法：);getch();system(cls);}while(code!=4);getch();}-6-/*载入数据*/voiddownload(){inti;system(color0D);printf(╔════════════╗\n);printf(║正在载入数据，请稍候!!!║\n);printf(╚════════════╝\n);printf(Loading...\n);printf(O);for(i=0;i51;i++)printf(\b);for(i=0;i50;i++){mDelay((pSIZE+mSIZE)/2);printf();}printf(\nFinish.\n载入成功，按任意键进入置换算法选择界面：);getch();}/*设置延迟*/voidmDelay(unsignedintDelay){unsignedinti;for(;Delay0;Delay--){for(i=0;i124;i++){printf(\b);}}}/*显示设计者信息*/voiddesignBy(){printf(┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓\n);printf(┃㊣课题三：页面置换算法㊣┃\n);printf(┃学号：081001117┃\n);printf(┃姓名：邢磊VisualC++6.0┃\n);printf(┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫\n);}voidprint(unsignedintt){inti,j,k,l;-7-intflag;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(%d\n,page[i]);elseprintf(%d,page[i]);}for(j=0;jmSIZE;j++){for(i=20*k;(imSIZE+20*k)&&(ipSIZE);i++){if(i=j)printf(|%d|,temp[i][j]);elseprintf(||);}for(i=mSIZE+20*k;(ipSIZE)&&(i20*(k+1));i++){for(flag=0,l=0;lmSIZE;l++)if(temp[i][l]==temp[i-1][l])flag++;if(flag==mSIZE)/*页面在物理块中*/printf();elseprintf(|%d|,temp[i][j]);}/*每行显示20个*/if(i%20==0)continue;printf(\n);}}printf(----------------------------------------\n);printf(缺页次数：%d\t\t,t+mSIZE);printf(缺页率：%d/%d\n,t+mSIZE,pSIZE);printf(置换次数：%d\t\t,t);printf(访问命中率：%d%%\n,(pSIZE-(t+mSIZE))*100/pSIZE);printf(----------------------------------------\n);}/*计算过程延迟*/voidcompute()-8-{inti;printf(正在进行相关计算，请稍候);for(i=1;i20;i++){mDelay(15);if(i%4==0)printf(\b\b\b\b\b\b\b\b\b\b\b\b);elseprintf(Θ);}for(i=0;i++30;printf(\b));for(i=0;i++30;printf());for(i=0;i++30;printf(\b));}/*先进先出页面置换算法*/voidFIFO(){intmemery[10]={0};inttime[10]={0};/*记录进入物理块的时间*/inti,j,k,m;intmax=0;/*记录换出页*/intcount=0;/*记录置换次数*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;imSIZE;i++){memery[i]=page[i];time[i]=i;for(j=0;jmSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}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(memery[j]!=page[i])k++;}if(k==mSIZE)/*如果不在物理块中*/{count++;/*计算换出页*/max=time[0]time[1]?0:1;-9-for(m=2;mmSIZE;m++)if(time[m]time[max])max=m;memery[max]=page[i];time[max]=i;/*记录该页进入物理块的时间*/for(j=0;jmSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}else{for(j=0;jmSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}}compute();print(count);}/*最近最久未使用置换算法*/voidLRU(){intmemery[10]={0};i