页面置换算法模拟实验报告
页面置换算法实验报告_4
页面置换算法实验报告院系:****************学院班级:***********姓名:***学号:************一、实验题目: 页面置换算法二. 实验目的：1.用C语言编写OPT、FIFO、LRU三种置换算法。
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. 实验内容及要求: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。
四、实验结果初始化结果1, 先进先出（FIFO）算法实验结果:2, 最近最久未使用（LRU）算法实验结果: 3, 最佳使用法（OPT）实验结果:五、实验总结选择置换算法, 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[]存储页面号序列, memery[]是存储装入物理块中的页面。
数组next[]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。
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[]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[]存储页面号序列, memery[]是存储装入物理块中的页面。
页面置换算法实验报告
页面置换算法实验报告
一、实验内容
本次实验主要围绕页面置换算法进行，以实验课本的实例介绍，采用FIFO页面置换算法对后面提到的参数进行置换，最终得出页面置换的结果和比较所得结果。
二、实验步骤
(一) 熟悉FIFO算法
首先是要了解FIFO页面置换算法，FIFO全称（First In First Out），按页面进入内存的顺序来替换相应内存页面，先进先出，将先进入内存的页面先替换出去。
(二) 阅读实验课本
在阅读实验课本之前要先熟悉实验书上所介绍的FIFO算法，然后在实验书上找出需要做的实验，并对实验环境和表格进行观察，掌握实验的基本内容。
(三) 开始页面置换
在开始实验之前，熟悉实验环境，根据实验书上的参数，首先模拟进程分配内存，根据FIFO算法去进行计算，根据上表中的参数去比较，最后得出最终结果。
(四) 在本次实验的补充
这次实验中，可以把FIFO的概念应用到实际应用中，也可以模拟不同情况，例如改变页面的大小，观察不同页面置换算法的结果，实验出最合适的结果。
三、实验结论
本次实验是为了了解FIFO页面置换算法，实验出最终的结果，最后得出页面置换的结果及比较结果。
页面置换算法模拟实验报告
if(block[i].timer >= block[pos].timer)
pos = i;//找到应予置换页面，返回BLOCK中位置
return pos;
}
void PRA::display(void)
{
for(int i=0; i<Bsize; i++)
}
}
int PRA::findSpace(void)
{
for(int i=0; i<Bsize; i++)
if(block[i].content == -1)
return i;//找到空闲内存，返回BLOCK中位置
return -1;
}
int PRA::findExist(int curpage)
{
if(exist != -1)
{
cout<<"不缺页"<<endl;
}
else
{
space = findSpace();
if(space != -1)
{
block[space] = page[i];
display();
}
else
{
for(int k=0; k<Bsize; k++)
for(int j=i; j<Psize; j++)
int findReplace(void); //查找应予置换的页面
void display(void); //显示
void FIFO(void);//FIFO算法
页面置换 操作系统实验报告
实验二页面置换算法实现一、实验目的（1）了解内存分页管理策略（2）掌握调页策略（3）掌握一般常用的调度算法（4）学会各种存储分配算法的实现方法。
（5）了解页面大小和内存实际容量对命中率的影响。
二、实验内容采用页式分配存储方案，通过分别计算不同算法的命中率来比较算法的优劣，同时也考虑页面大小及内存实际容量对命中率的影响，设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用下述算法来模拟实现页面的置换：1. 先进先出的算法（FIFO）2. 最近最久未使用算法（LRU）3. 最佳置换算法（OPT）实验分析在进程运行过程中，若其所访问的页面不存在内存而需要把它们调入内存，但内存已无空闲时，为了保证该进程能够正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中。
但应调出哪个页面，需根据一定的算法来确定，算法的好坏，直接影响到系统的性能。
一个好的页面置换算法，应该有较低的页面更换频率。
2.1 先进先出（FIFO ）页面置换算法当需要访问一个新的页面时，首先查看物理块中是否就有这个页面，若要查看的页面物理块中就有，则直接显示，不需要替换页面；如果要查看的页面物理块中没有，就需要寻找空闲物理块放入，若存在有空闲物理块，则将页面放入；若没有空闲物理块，则替换页面。
并将物理块中所有页面 timer++。
2.2 最近久未使用 (LRU) 置换算法的思路最近久未使用置换算法的替换规则，是根据页面调入内存后的使用情况来进行决策的。
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，当需淘汰一个页面的时候选择现有页面中其时间值最大的进行淘汰。
2.3 最佳（OPT）置换算法的思路其所选择的被淘汰的页面，是以后不使用的，或者是在未来时间内不再被访问的页面，采用最佳算法，通常可保证获得最低的缺页率。
三、实验流程3.1 系统功能图图3-1 系统功能图3.2 算法流程图1）先进先出（FIFO ）页面置换算法流程图图3-2 先进先出页面置换算法流程图2）最近久未使用 (LRU) 置换算法图3-3 最近久未使用置换算法流程图3）最佳（ OPT ）置换算法图3-4 最佳置换算法流程图四、源程序#include<iostream.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <stdio.h>#define L 20 //页面长度最大为20int M; //内存块struct Pro//定义一个结构体{int num,time;};Input(int m,Pro p[L])//打印页面走向状态{cout<<"请输入页面长度(10～20)：";do{cin>>m;if(m>20||m<10){ cout<<endl;cout<<"页面长度必须在10～20之间"<<endl<<endl;cout<<"请重新输入L：";}else break;}while(1);int i,j;j=time(NULL);//取时钟时间srand(j);//以时钟时间j为种子，初始化随机数发生器cout<<endl;cout<<"输出随机数: "<<endl;cout<<endl;for(i=0;i<m;i++){p[i].num=rand( )%10;//产生0到9之间的随机数放到数组p中p[i].time=0;cout<<p[i].num<<" ";}cout<<endl<<endl;return m;}void print(Pro *page1)//打印当前的页面{Pro *page=new Pro[M];page=page1;for(int i=0;i<M;i++)cout<<page[i].num<<" ";cout<<endl;}int Search(int e,Pro *page1 )//寻找内存块中与e相同的块号{Pro *page=new Pro[M];page=page1;for(int i=0;i<M;i++)if(e==page[i].num)return i;//返回i值return -1;}int Max(Pro *page1)//寻找最近最长未使用的页面{Pro *page=new Pro[M];page=page1;int e=page[0].time,i=0;while(i<M) //找出离现在时间最长的页面{if(e<page[i].time) e=page[i].time;i++;}for( i=0;i<M;i++)if(e==page[i].time)return i;//找到离现在时间最长的页面返回其块号return -1;}int Count(Pro *page1,int i,int t,Pro p[L])//记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度{Pro *page=new Pro[M];page=page1;int count=0;for(int j=i;j<L;j++){if(page[t].num==p[j].num )break;//当前页面再次被访问时循环结束else count++;//否则count+1}return count;//返回count的值}int main(){int c;int m=0,t=0;float n=0;Pro p[L];m=Input(m,p);//调用input函数，返回m值cout<<"请输入分配的物理块m(2～6): ";cout<<endl<<endl;do{cin>>M;if(M>6||M<2){ cout<<endl;cout<<"物理块m必须在2～6之间"<<endl<<endl;cout<<"请重新输入m： ";}else break;}while(1);Pro *page=new Pro[M];do{for(int i=0;i<M;i++)//初始化页面基本情况{ page[i].num=0;page[i].time=m-1-i;}i=0;cout<<endl;cout<<"1:FIFO页面置换2:LRU页面置换"<<endl;cout<<"3:OPT页面置换4:退出"<<endl;cout<<"请选择页面置换算法："<<endl;cin>>c;if(c==1)//FIFO页面置换{n=0;cout<<" FIFO算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0) //当前页面在内存中{cout<<p[i].num<<" "; //输出当前页p[i].numcout<<"不缺页"<<endl;i++; //i加1}else //当前页不在内存中{if(t==M)t=0;else{n++; //缺页次数加1page[t].num=p[i].num; //把当前页面放入内存中cout<<p[i].num<<" ";print(page); //打印当前页面t++; //下一个内存块i++; //指向下一个页面}}}cout<<endl;cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n/m<<endl<<endl; }if(c==2)//LRU页面置换{n=0;cout<<" LRU算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){int a;t=Search(p[i].num,page);if(t>=0)//如果已在内存块中{ page[t].time=0;//把与它相同的内存块的时间置0 for(a=0;a<M;a++)if(a!=t)page[a].time++;//其它的时间加1cout<<p[i].num<<" ";cout<<"不缺页"<<endl;}else //如果不在内存块中{n++; //缺页次数加1t=Max(page); //返回最近最久未使用的块号赋值给tpage[t].num=p[i].num; //进行替换page[t].time=0; //替换后时间置为0cout<<p[i].num<<" ";print(page);for(a=0;a<M;a++)if(a!=t) page[a].time++; //其它的时间加1 }i++;}cout<<endl;cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n/m<<endl<<endl; }if(c==3)//OPT页面置换{n=0;cout<<" OPT算法置换情况如下:"<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0)//如果已在内存块中{cout<<p[i].num<<" ";cout<<"不缺页"<<endl;i++;}else//如果不在内存块中{int a=0;for(t=0;t<M;t++)if(page[t].num==0)a++;//记录空的内存块数if(a!=0) //有空内存{int q=M;for(t=0;t<M;t++)if(page[t].num==0&&q>t)q=t;//把空内存块中块号最小的找出来page[q].num=p[i].num;n++;cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}else{int temp=0,s;for(t=0;t<M;t++)//寻找内存块中下次使用离现在最久的页面if(temp<Count(page,i,t,p)){temp=Count(page,i,t,p);s=t; }//把找到的块号赋给spage[s].num=p[i].num;n++;cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}}}cout<<endl;cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n/m<<endl<<endl;}if(c == 4) break;}while(c==1||c==2||c==3);return 0;}五、实验结果5.1 程序主界面运行程序后，将会提示用户输入页面长度，长度在10到20之间。
页面置换实验报告
计算机科学系实验报告书课程名：《操作系统》题目：虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验班级：学号：姓名：一、实验目的与要求1.目的：请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。
通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。
2.要求：本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。
其中虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。
要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。
程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较两种置换算法的稳定性。
二、实验说明1．设计中虚页和实页的表示本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。
在虚页结构中，pn代表虚页号，因为共10个虚页，所以pn的取值范围是0—9。
pfn 代表实页号，当一虚页未装入实页时，此项值为-1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页的实页号pfn。
time项在FIFO算法中不使用，在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。
在实页结构中中，pn代表虚页号，表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。
pfn代表实页号，取值范围（0—n-1）由动态指派的实页数n所决定。
next是一个指向实页结构体的指针，用于多个实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第4点。
2．关于缺页次数的统计为计算命中率，需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。
为此，程序应设置一个计数器count，来统计虚页命中发生的次数。
每当所访问的虚页的pfn项值不为-1，表示此虚页已被装入某实页内，此虚页被命中，count加1。
最终命中率=count/20*100%。
3．LRU算法中“最近最久未用”页面的确定为了能找到“最近最久未用”的虚页面，程序中可引入一个时间计数器countime，每当要访问一个虚页面时，countime的值加1，然后将所要访问的虚页的time项值设置为增值后的当前countime值，表示该虚页的最后一次被访问时间。
常用页面置换算法模拟实验
目录一、摘要 (3)二、正文 (4)三、设计总结 (8)四、参考文献 (10)五、附录：源程序代码 (11)摘要Windows中，为了提高内存利用率，提供了内外存进程对换机制；内存空间的分配和回收均以页为单位进行；一个进程只需将其一部分（段或页）调入内存便可运行；还支持请求调页的存储管理方式。
当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时，发现其所在页面不在内存，就立即提出请求（向CPU发出缺页中断），由系统将其所需页面调入内存。
这种页面调入方式叫请求调页，为实现请求调页，核心配置了四种数据结构：页表、页框号、访问位、修改位、有效位、保护位等。
此设计为了了解Windows XP的操作接口及系统调用方式，熟悉Windows XP常用操作的实现过程，练习并掌握Visual C++开发环境。
利用Windows SDK（System Development Kit）提供的API（应用程序接口）设计一个虚拟存储管理程序，并使用最佳淘汰算法（OPT）、先进先出算法（FIFO）、最近最久未使用算法（LRU）计算访问命中率。
（命中率＝１－页面失效次数／页地址流长度）。
关键字Windows；请求调页；数据结构；存储管理正文一、设计思路页面置换算法：当CPU接收到缺页中断信号，中断处理程序先保存现场，分析中断原因，转入缺页中断处理程序。
该程序通过查找页表，得到该页所在外存的物理块号。
如果此时内存未满，能容纳新页，则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存，然后修改页表。
如果内存已满，则须按某种置换算法从内存中选出一页准备换出，是否重新写盘由页表的修改位决定，然后将缺页调入，修改页表。
利用修改后的页表，去形成所要访问数据的物理地址，再去访问内存数据。
整个页面的调入过程对用户是透明的。
此设计为了了解Windows XP的操作接口及系统调用方式，熟悉Windows XP常用操作的实现过程，练习并掌握Visual C++开发环境。
利用Windows SDK（System Development Kit）提供的API（应用程序接口）设计一个虚拟存储管理程序，并使用最佳淘汰算法（OPT）、先进先出算法（FIFO）、最近最久未使用算法（LRU）计算访问命中率。
页面置换算法实验报告
页面置换算法实验报告页面置换算法实验报告一、引言在计算机操作系统中，页面置换算法是一种重要的内存管理策略。
当物理内存不足以容纳所有需要运行的进程时，操作系统需要根据一定的算法将部分页面从内存中换出，以便为新的页面腾出空间。
本实验旨在通过实际操作，对比不同的页面置换算法在不同场景下的性能表现。
二、实验背景在计算机系统中，每个进程都有自己的虚拟内存空间，而物理内存空间是有限的。
当进程需要访问某个页面时，如果该页面不在物理内存中，就会发生缺页中断，操作系统需要根据页面置换算法选择一个页面将其换出，然后将需要访问的页面换入。
常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）、时钟（Clock）等。
三、实验目的本实验旨在通过模拟不同的页面置换算法，比较它们在不同情况下的缺页率和效率。
通过实验结果，评估各个算法在不同场景下的优劣，为实际系统的内存管理提供参考。
四、实验设计与方法本实验选择了三种常见的页面置换算法进行比较：FIFO、LRU和Clock。
我们使用C++编程语言模拟了一个简单的内存管理系统，并通过产生不同的访存序列来模拟不同的场景。
实验中，我们设置了不同的物理内存大小，访存序列长度和页面大小，以模拟不同的系统环境。
五、实验结果与分析在实验中，我们分别测试了FIFO、LRU和Clock算法在不同的系统环境下的表现。
通过统计不同算法的缺页率和运行时间，得出以下结论：1. FIFO算法FIFO算法是最简单的页面置换算法，它按照页面进入内存的顺序进行置换。
实验结果表明，FIFO算法在缺页率方面表现一般，特别是在访存序列具有局部性的情况下，其性能明显下降。
这是因为FIFO算法无法区分不同页面的重要性，可能会将经常使用的页面换出，导致缺页率升高。
2. LRU算法LRU算法是一种基于页面访问时间的置换算法，它认为最近被访问的页面很可能在未来会被再次访问。
实验结果表明，LRU算法在缺页率方面表现较好，特别是在访存序列具有较强的局部性时，其性能明显优于FIFO算法。
实验页面置换算法模拟实验ok
实验 5 页面置换算法模拟实验一．实验目地1.进一步掌握虚拟存储器地实现方法.2.掌握各种页面置换算法.3.比较各种页面置换算法地优缺点. 二．实验内容模拟实现页面置换算法, 步骤为：①使用产生随机数函数得到一个随机地数列, 作为将要载入地页面序列.②使用先进先出vFIFO)算法、最近最久未使用<LRU置换算法和最佳vOPT置换算法, 列出所需淘汰地页面号序列. b5E2RGbCAP③列出缺页中断次数. 三．参考源程序如下：#include vstdio.h> #include vstdlib.h> #include vtime.h> #define N 10 #define B 4/* ------------------------------------------------------ p1EanqFDPw函数名：IslnBuf(>,返回某个数X在不在缓冲Buf[],如在，返回位置，否则返回－1--- */ DXDiTa9E3dint IsInBuf(int buf[],int x>{int i,j=-1 。
for(i=0 o i<B。
i++>{ if(buf[i]==x>{ j=i 。
break 。
}else if(buf[i]==-1>{ buf[i]=x 。
j=i 。
break 。
} } return j 。
}/* ------------------------------------------------------ RTCrpUDGiT函数名：oldest(>, 返回最近最久未使用地页面位置--- */ 5PCzVD7HxAint oldest(int f[]>{int i,j=0,max=-1 。
for(i=0 。
ivB 。
i++>{ if(f[i]>max>{ max=f[i] 。
页面置换算法实验报告
页面置换算法实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过模拟页面置换算法的过程，了解不同算法的优缺点，掌握算法的实现方法，以及对算法的性能进行评估。
二、实验原理页面置换算法是操作系统中的一个重要概念，它是为了解决内存不足的问题而产生的。
当系统中的进程需要使用内存时，如果内存已经被占满，就需要将一些页面从内存中置换出去，以便为新的页面腾出空间。
页面置换算法就是用来决定哪些页面应该被置换出去的算法。
常见的页面置换算法有以下几种：1. 最佳置换算法（OPT）最佳置换算法是一种理论上的最优算法，它总是选择最长时间内不会被访问的页面进行置换。
但是，由于无法预测未来的页面访问情况，因此最佳置换算法无法在实际中使用。
2. 先进先出置换算法（FIFO）先进先出置换算法是一种简单的置换算法，它总是选择最先进入内存的页面进行置换。
但是，这种算法容易出现“抖动”现象，即频繁地将页面置换出去，然后再将其置换回来。
3. 最近最久未使用置换算法（LRU）最近最久未使用置换算法是一种比较常用的置换算法，它总是选择最长时间未被访问的页面进行置换。
这种算法可以避免“抖动”现象，但是实现起来比较复杂。
4. 时钟置换算法（Clock）时钟置换算法是一种改进的FIFO算法，它通过维护一个环形链表来实现页面置换。
当需要置换页面时，算法会从当前位置开始扫描链表，如果找到一个未被访问的页面，则将其置换出去。
如果扫描一圈后都没有找到未被访问的页面，则将当前位置的页面置换出去。
三、实验过程本次实验使用Python语言编写了一个页面置换算法模拟程序，可以模拟上述四种算法的过程，并输出算法的性能指标。
程序的主要流程如下：1. 读取输入文件，获取页面访问序列和内存大小等参数。
2. 根据选择的算法，初始化相应的数据结构。
3. 遍历页面访问序列，模拟页面置换的过程。
4. 输出算法的性能指标，包括缺页率、页面置换次数等。
下面分别介绍四种算法的实现方法。
1. 最佳置换算法（OPT）最佳置换算法需要预测未来的页面访问情况，因此需要遍历整个页面访问序列，找到最长时间内不会被访问的页面。
页面置换算法实验报告实验心得
页面置换算法实验报告实验心得
1. 实验背景
页面置换算法是操作系统中的重要概念，主要用于解决内存不足的问题。
它通过将当前不需要的页面从内存中移出，以腾出空间给即将到来的页面。
本次实验主要是通过模拟不同页面置换算法的过程，来更好地了解和掌握这些算法的实现原理及其优缺点。
2. 实验过程
本次实验中，我们使用了三种页面置换算法，分别是最优页面置换算法（OPT）、先进先出页面置换算法（FIFO）和最近最久未使用页面置换算法（LRU）。
在模拟的过程中，我们需要先给每个页面设置一个访问时间，然后根据不同算法的实现原理来决定哪个页面被置换出去。
通过实验，我们发现不同的算法在不同情况下的效果也会不同。
比如，当页面访问时间相对均匀分布时，FIFO算法的效果会比较好，而当页面访问时间存在一定规律性时，LRU算法的效果则会更好。
而OPT 算法则需要未来时间的信息，一般情况下难以实现，但是在某些特殊情况下，它也可以发挥出比较好的效果。
3. 实验心得
通过本次实验，我更深入地了解了页面置换算法的实现原理，学会了如何根据不同算法的特点来选择合适的算法来解决内存不足的问题。
在实验过程中，我也学会了如何使用Python编程语言来模拟不同算法的过程，提高了我的编程能力。
通过不断地调试和实验，我还学会了如何发现问题和解决问题的方法，这对我今后的学习和工作都大有裨益。
总之，本次实验不仅加深了我对操作系统中重要概念的理解，也提高了我的编程和分析问题的能力，让我对未来的学习和工作充满信心和热情。
页面置换算法实验报告
页面置换算法实验报告背景页面置换算法是计算机操作系统中的一个重要概念，它用于解决操作系统需要共享有限的物理内存资源给多个进程使用的问题。
在操作系统中，每个进程都有自己的虚拟地址空间，但实际的物理内存资源是有限的。
当物理内存不足时，操作系统需要根据一定的策略将一部分进程暂时从内存中移出，以便为其他进程让出空间，而后再从外存中将其重新加载到内存中。
这个过程就是页面置换。
页面置换算法有很多种，比如最优页面置换算法（Optimal）、先进先出页面置换算法（FIFO）、最近最久未使用页面置换算法（LRU）等等。
不同的算法对于系统性能、响应时间等指标有着不同的影响，因此在实际应用中需要选择合适的算法来平衡各种需求。
本实验旨在通过模拟页面置换算法，并对不同算法进行性能分析，以便了解各种算法的优缺点，为实际系统的选择提供依据。
分析在实验中，我们选择了三种常用的页面置换算法，分别是FIFO、LRU和Optimal。
下面对这三种算法进行详细的分析和说明。
先进先出页面置换算法（FIFO）FIFO算法是最简单和最直观的页面置换算法。
它按照页面进入内存的顺序来选择被淘汰的页面。
当内存不足时，选择最早进入内存的页面进行置换，即将其从内存中移出。
FIFO算法不需要进行进一步的页面访问计算，只需要维护一个页面进入内存的队列即可，因此实现起来比较简单。
然而，由于FIFO算法没有考虑页面的访问频率和重要性，所以可能会导致被频繁访问的页面被淘汰出内存，从而影响系统的性能。
最近最久未使用页面置换算法（LRU）LRU算法是一种基于”最近使用原则”的页面置换算法。
它根据页面最近被访问的时间来选择被淘汰的页面。
当内存不足时，选择最长时间未被访问的页面进行置换，即将其从内存中移出。
LRU算法需要维护一个页面访问时间的记录，以便在需要置换时能够快速找到最近最久未使用的页面。
相比于FIFO算法，LRU算法更加合理地利用了页面的访问情况，但实现起来相对复杂一些。
操作系统实验报告材料6-页面置换算法模拟
实验报告（ 2013 / 2014学年第1学期）课程名称操作系统原理实验名称实验6：页面置换算法模拟实验时间2013 年12 月 10 日指导单位软件工程系指导教师杨健学生姓名班级学号学院(系) 软件工程系专业计算机软件与服务外包//物?理え?块é定¨义?typedef struct BlockNode{int page_index;//page数簓组哩?的?下?标括?struct BlockNode * next;}BlockNode;struct{int length;//当獭?前°物?理え?块é长¤度èint miss_flag;//缺ā?页?标括?志?，?若?为a1，?则ò缺ā?页?int miss_count;//缺ā?页?次?数簓BlockNode*front;BlockNode*rear;}Block;//本?程ì序ò中D全?局?变?量?名?均ù由?两?个?单蹋?词洙?组哩?成é，?且ò开a头?字?母?大洙?写′int BlockSize = 5;//物?理え?块é大洙?小?int PageCount = 200;//页?面?总哩?数簓int PageSize = 1024;//页?面?大洙?小?int AddrRange = 8*1024;//访?问ê地?址·范?围§int get_num(int down,int up)//得?到?一?个?down~up之?间?的?整?数簓{int num;char str[111];while(1){fgets(str,111*sizeof(int),stdin);num=atoi(str);//把?字?符?串?中D的?数簓字?转羇换?为a整?数簓if(num>=down&& num<=up)break;printf("输?入?范?围§有瓺误ó,请?重?新?输?入?:");}//whilereturn num;}void init_block()//构1造ì一?个?空?的?物?理え?块é队ó列{Block.rear=Block.front=(BlockNode*)malloc(sizeof(BlockNode)); if(!Block.front){printf("内ú存?分?配?失骸?败悒?\n");exit(0);}Block.length=0;Block.miss_count=0;Block.rear->next=NULL;}void enqueue(int page_index)//入?队óvoid clear_block()//清?空?物?理え?块é{while(Block.rear=Block.front->next){ Block.front->next=Block.rear->next;free(Block.rear);Block.length--;}Block.rear=Block.front;Block.length=0;Block.miss_count=0;}void destroy_block()//销ú毁ù物?理え?块é{while(Block.rear=Block.front){Block.front=Block.front->next;free(Block.rear);}free(page);}void init_page()//初?始?化ˉ页?面?系μ列int i,j;srand(time(NULL));//用?当獭?前°系μ统?时骸?间?来ぁ?初?始?化ˉ随?机ú种?子哩? page=(struct node_page*) malloc(PageCount*sizeof(struct node_page));for(i=0;i<PageCount;i++){page[i].address=rand()%AddrRange;page[i].page_num=page[i].address/PageSize;}for(i=0;i<PageCount;i++){for(j=i+1;j<PageCount;j++){if(page[i].page_num== page[j].page_num){page[i].next_order=j;break;}//if}//forif(j== PageCount)//说μ明÷page[i]以?后ó都?不?会á再ù访?问êpage[i].next_order= PageCount;}//for}void print_page()//打洙?印?页?面?系μ列{int i;printf("~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n"); printf("页?面?系μ列为a：阰\n");for(i=0;i<PageCount;i++){printf("[%-2d,%-4d]",page[i].page_num,page[i].address%PageSize); if((i+1)%5== 0){printf("\n");}//if}printf("\n");}void FIFO_Replace(int page_index)//FIFO置?换?{BlockNode*node;if(!Block.length){enqueue(page_index);Block.miss_flag=0;return;}node=Block.front;while(node=node->next){if(page[node->page_index].page_num==page[page_index].page_num){destroy_block(); return 0;}截图。
页面置换算法的模拟【实验报告】
实验三页面置换算法的模拟专业：信息管理与信息系统学号：2014******姓名：陈*实验日期：2016年12月23日一、实验目的通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解虚拟存储技术的特点，掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现过程，并比较它们的效率。
二、实验要求基于一个虚拟存储区和内存工作区，设计下述算法并计算访问命中率。
1、先进先出的算法（FIFO）2、最近最久未使用算法（LRU）命中率＝１－页面失效次数／页地址流(序列)长度三、实验方法内容1.算法设计思路（流程图）2.算法中用到的数据结构（1）int serial[]，保存要执行的序列（2）int block[]，分配给该进程的物理块（3）int order[]，各页面进入内存的次序3.主要模块（函数名）（4）void print(int n,int numBlock),输出已在内存的页面,numBlock为物理块的个数（5）int isHave(int page，int numBlock),查找block数组，看内存中是否已存在page对应的页面（6）void FIFO(int numBlock)，FIFO算法,numBlock为物理块的个数（7）void replace(int num,int n)，用于LRU算法，当num页面已经在内存里面，则将其在order数组的位置换到最后（8）void LRU(int numBlock)，LRU算法,numBlock为物理块的个数（9）int main()，主函数三、实验结果1.执行结果（1）在有三个物理块的内存中执行FIFO算法的结果（2）在有三个物理块的内存中执行LRU算法的结果（3）在有四个物理块的内存中执行FIFO算法的结果（4）在有四个物理块的内存中执行LRU算法的结果2.结果分析（1）所获结果正确；（2）LRU算法的命中率高于FIFO算法，但实现比较难；五、实验总结（1）通过《页面置换算法的模拟》这个实验，加深了对页面置换和命中率、缺页率的理解；（2）更加了解了FIFO算法和LRU算法。
页面置换算法实验报告实验心得
页面置换算法实验报告实验心得
一、实验背景
页面置换算法是操作系统中的一个重要概念，是内存管理机制的核心内容之一。
页面置换算法是为了解决内存有限的问题，通过将不常用的页面换出，腾出空间给新的页面使用。
页面置换算法有多种，如LRU、FIFO、Clock等。
本次实验主要研究这几种置换算法的实现原理并通过编程实现。
二、实验过程
本次实验首先通过查阅相关资料了解了LRU、FIFO、Clock等页面置换算法的实现原理。
在了解了原理之后，我们通过使用Python语言编写程序来模拟这些算法的实现。
实验中，我们首先编写了一段程序来生成一个不同大小的访问页面序列，并将生成的页面序列分别输入到LRU、FIFO、Clock算法的模拟程序中，观察算法的置换效果，并通过比较不同算法的置换效果来评估各个算法的优劣。
三、实验结果
通过实验，我们观察到在不同的访问页面序列下，各个算法的置换效果都有所不同。
在某些情况下，FIFO算法的置换效果最好，而在
其他情况下，LRU算法的置换效果最佳。
同时，在一些场景下，Clock算法的置换效果也不错。
这说明不同的页面置换算法对于不同的内存使用情况有着不同的适用性。
四、实验心得
通过本次实验，我们深入了解了页面置换算法的实现原理，并通过编程实现了这些算法。
通过实验，我们发现在不同的场景下，不同的页面置换算法的效果会有所不同。
因此，在实际应用中，我们需要考虑内存使用情况，选择最适合的页面置换算法来提高内存利用率和程序性能。
同时，通过这次实验，我们也了解了Python编程的基本语法和常用库的使用方法，对我们的编程能力有了一定的提高。
页面置换算法模拟 实验报告
int select;
PRA test;
while(select)
{
cin>>select;
switch(select)
{
case 0:
break;
case 1:
cout<<"LRU算法结果如下:"<<endl;
test.LRU();
test.BlockClear();
3、实验要求
编程实现页面置换算法，最少实现两种算法，比较算法的优劣，并将调试结果显示在计算机屏幕上，并检测机算和笔算的一致性。
（1）采用页式分配存储方案，通过分别计算不同算法的命中率来比较算法的优劣，同时也考虑页面大小及内存实际容量对命中率的影响；
（2）实现OPT算法(最优置换算法)、LRU算法(Least Recently)、FIFO算法(First IN First Out)的模拟；
}
}
int PRA::findSpace(void)
{
for(int i=0; i<Bsize; i++)
if(block[i].content == -1)
return i;//找到空闲内存，返回BLOCK中位置
return -1;
}
int PRA::findExist(int curpage)
{
for(int i=0; i<Bsize; i++)
{
block[i].content = -1;
block[i].timer = 0;
}
page = new pageInfor[Psize];
页面置换算法模拟
实验四页面置换算法模拟（1）一、实验目的1、理解虚拟存储器概念。
2、掌握分页式存储管理地址转换和缺页中断。
二、实验内容与基本要求1、模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
2、用先进先出页面调度算法处理缺页中断。
三、实验报告内容1、分页式存储管理和先进先出页面调度算法原理。
a.分页式存储管理原理在存储器管理中，连续分配方式会形成许多“碎片”，虽然可通过“紧凑”方法将许多碎片拼接成可用的大块空间，但须为之付出很大开销。
如果允许将一个进程直接分散地装入到许多不相邻的分区中，则无须再进行“紧凑”。
基于这一思想而产生了离散分配方式。
如果离散分配的基本单位是页，则称为分页存储管理方式。
在分页存储管理方式中，如果不具备页面对换功能，则称为基本分页存储管理方式，或称为纯分页存储管理方式，它不具有支持实现虚拟存储器的功能，它要求把每个作业全部装入内存后方能运行。
请求式分页系统是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器功能，而增加了请求调页功能和页面置换功能。
b.先进先出页面调度算法原理优先淘汰最早进入内存的页面，亦即在内存中驻留时间最久的页面。
该算法实现简单，只需把调入内存的页面根据先后次序链接成队列，设置一个指针总指向最早的页面。
但该算法与进程实际运行时的规律不适应，因为在进程中，有的页面经常被访问。
2、程序流程图。
3、程序及注释。
（完善程序：数据能动态的，少了越界错误的判断（页号小于页长，页内地址小于页的大小））#include<cstdio>#include<cstring>#define SizeOfPage 128#define SizeOfBlock 128#define M 4struct info//页表信息结构体{bool flag; //页标志，1表示该页已在主存，0表示该页不在主存long block;//块号long disk;//在磁盘上的位置bool dirty;//更新标志}pagelist[SizeOfPage];long po;//队列标记long P[M];//假设内存中最多允许M=4个页面void init_ex1() //内存空间初始化。
操作系统实验报告_页面置换算法模拟
操作系统实验报告_页面置换算法模拟学生实验报告姓名: 年级专业班级学号成绩验证设计实验3 请求分页系统的页面实验类型课程名称实验名称操作系统综合创新置换算法【实验目的、要求】1.通过编程实现请求分页存储管理系统的Optimal、FIFO、LRU调度算法，使学生掌握计算机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知识。
2.了解Windows2000/XP中内存管理机制，掌握页式虚拟存储技术。
3.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。
【实验内容】在Windows XP或Windows 2000等操作系统环境下，使用VC、VB、Delphi、java或C等编程语言，实现请求分页存储管理系统的Optimal、FIFO、LRU调度算法。
【实验环境】(含主要设计设备、器材、软件等)计算机 C语言编程软件【实验步骤、过程】(含原理图、流程图、关键代码，或实验过程中的记录、数据等)1.启动计算机，运行C语言编程软件。
2.分析理解页面的几种基本算法的特点和原理，在纸上画出原理图。
3.编辑源程序，关键代码如下。
(1)先进先出页面置换算法。
#include<stdio.h>void main(){int i,n,t,k=3,a[100];scanf("%d",&n);for(i=0;i<n;i++)scanf("%d",&a[i]);for(i=3;i<n;i++)if(a[i]!=a[0]&&a[i]!=a[1]&&a[i]!=a[2]) //该页面在内存中，不需要置换。
{t=a[i];a[i]=a[k%3]; //通过对k值对3取余的值来确定需要置换的当前页面。
a[k%3]=t;k++; //仅当发生了页面置换时，k的值才发生改变。
printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}else{printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}}(2)最佳置换算法#include<stdio.h>void main(){int i,j,,n,a[100];int c1,c2,c3; // 标志该页面再次被访问时在引用串中的位置int p,k,r;printf("请输入页面数:\n");scanf("%d",&n);printf("请输入页面号引用串:\n");for(i=0;i<n;i++)scanf("%d",&a[i]);for(j=3;j<n;j++){if((a[j]!=a[0])&&(a[j]!=a[1])&&(a[j]!=a[2])) //页面在内存不发生置换～{for(p=j;p<n;p++)if(a[0]==a[p]){ c1=p;break; //跳出循环，直接置c1=n!} else c1=n; //标志该页面再次被访问时在引用串中的位置～若该页面不会再次被访问，则将c1置为最大n!for(k=j;k<n;k++)if(a[1]==a[k]){ c2=k;break; }elsec2=n;for(r=j;r<n;r++)if(a[2]==a[r]){ c3=r;break;}else c3=n; //通过比较c1,c2,c3的大小确定最长时间内不再访问的页面～if((c1>c2)&&(c1>c3)||(c1==c3)||(c1==c2)) //当前a[0]页面未来最长时间不再访问!{t=a[j];a[j]=a[0];a[0]=t; //把当前访问页面和最佳页面交换～printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}if((c2>c1)&&(c2>c3)||(c2==c3)) //当前a[1]页面未来最长时间不再访问!{t=a[j];a[j]=a[1];a[1]=t;printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}if((c3>c1)&&(c3>c2)) //当前a[2]页面未来最长时间不再访问!{t=a[j];a[j]=a[2];a[2]=t;printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]); //输出置换后页框中的物理块组成～}}elseprintf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}}(3)LRU算法。
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实验编号４名称页面置换算法模拟实验目的通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，以便：1、了解虚拟存储技术的特点2、掌握请求页式存储管理中页面置换算法实验容与步骤设计一个虚拟存储区和存工作区，并使用FIFO和LRU算法计算访问命中率。
<程序设计>先用srand()函数和rand()函数定义和产生指令序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，并针对不同的算法计算相应的命中率。
<程序1>#include <windows.h> //Windows版，随机函数需要，GetCurrentProcessId()需要//#include <stdlib.h>//Linux版，随机函数srand和rand需要#include <stdio.h> //printf()需要#define TRUE 1#define FALSE 0#define INVALID -1#define NULL 0#define total_instruction 320 //共320条指令#define total_vp 32 //虚存页共32页#define clear_period 50 //访问次数清零周期typedef struct{//定义页表结构类型（页面映射表PMT）int pn, pfn, counter, time;//页号、页框号(块号)、一个周期访问该页面的次数、访问时间}PMT;PMT pmt[32];typedef struct pfc_struct{//页面控制结构int pn, pfn;struct pfc_struct *next;}pfc_type;pfc_type pfc[32];pfc_type *freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;//空闲页头指针，忙页头指针，忙页尾指针int NoPageCount; //缺页次数int a[total_instruction];//指令流数组int page[total_instruction], offset[total_instruction];//每条指令的页和页偏移void initialize( int );void FIFO( int );//先进先出void LRU( int );//最近最久未使用void NRU( int );//最近最不经常使用/****************************************************************************main()*****************************************************************************/ void main(){int i,s;//srand(10*getpid());//用进程号作为初始化随机数队列的种子//Linux版srand(10*GetCurrentProcessId());//用进程号作为初始化随机数的种子//Windows版s=rand()%320;//在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点mfor(i=0;i<total_instruction;i+=4){//产生指令队列if(s<0||s>319){printf("when i==%d,error,s==%d\n",i,s);exit(0);}a[i]=s;//任意选一指令访问点m。
（将随机数作为指令地址m）a[i+1]=a[i]+1;//顺序执行下一条指令a[i+2]=rand()%(s+2);//在[0，m+1]的前地址之间随机选取一地址，记为m'a[i+3]=a[i+2]+1;//顺序执行一条指令s = a[i+2] + (int)rand()%(320-a[i+2]);//在[m'，319]的指令地址之间随机选取一起点mif((a[i+2]>318)||(s>319)) printf("a[%d+2,a number which is:%d ands=%d\n",i,a[i+2],s);}for(i=0;i<total_instruction;i++){//将指令序列变成页地址流page[i]=a[i]/10;offset[i]=a[i]%10;}for(i=4;i<=32;i++){//存块分别为4块、5块、...32块时的命中率printf("%2d page frames",i);FIFO(i);//计算用FIFO置换时，有i个存块时的命中率LRU(i);//最近最久未使用NRU(i);//最近最不经常使用printf("\n");}}/***************************************************************************initialize()形参：存块数功能：初始化*****************************************************************************/ void initialize(int total_pf)//初始化相关数据结构，形参total_pf是用户进程的存页面数{int i;NoPageCount=0;//缺页次数，初始化为0for(i=0;i<total_vp;i++){pmt[i].pn=i;//填逻辑页号pmt[i].pfn=INVALID;//物理页面号为-1pmt[i].counter=0;//置页面控制结构中的访问次数为0pmt[i].time=-1; //置页面控制结构中的时间为-1}for(i=0;i<total_pf-1;i++){//建立pfc[i-1]和pfc[i]之间的连接pfc[i].next=&pfc[i+1];pfc[i].pfn=i;}pfc[total_pf-1].next=NULL;pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1;freepf_head=&pfc[0];//页面队列的头指针为pfc[0]}/*****************************************************************************FIFO算法形参：存块数输出：命中率*****************************************************************************/ void FIFO(int total_pf)//形参total_pf是用户进程的存页面数{int i;pfc_type *p;initialize(total_pf);//初始化相关数据结构busypf_head=busypf_tail=NULL;for(i=0;i<total_instruction;i++){//访问每条指令if(pmt[page[i]].pfn==INVALID){//缺页NoPageCount+=1;//失效(缺页)次数增1if(freepf_head==NULL){//无空闲页面p=busypf_head->next;pmt[busypf_head->pn].pfn=INVALID;freepf_head=busypf_head;//释放忙页面队列的第一个页面freepf_head->next=NULL;busypf_head=p;}p=freepf_head->next;//按FIFO方式调新页面入存freepf_head->next=NULL;freepf_head->pn=page[i];pmt[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;if(busypf_tail==NULL) busypf_head=busypf_tail=freepf_head;else{busypf_tail->next=freepf_head;//free页面减少一个busypf_tail=freepf_head;}freepf_head=p;}}printf(" FIFO: %6.4f",1-(float)NoPageCount/320);}/****************************************************************************LRU算法（最近最久未使用）形参：存块数输出：命中率*****************************************************************************/ void LRU(int total_pf)//形参total_pf是给用户进程的存块数{int min,minj,i,j,present_time;initialize(total_pf);present_time=0;for(i=0;i<total_instruction;i++){if(pmt[page[i]].pfn==INVALID){//页面失效NoPageCount++;if(freepf_head==NULL){//无空闲页面min=32767;for(j=0;j<total_vp;j++)//找出time的最小值if(min>pmt[j].time&&pmt[j].pfn!=INVALID){min=pmt[j].time;minj=j;}freepf_head=&pfc[pmt[minj].pfn];//腾出一个单元pmt[minj].pfn=INVALID;pmt[minj].time=-1;freepf_head->next=NULL;}pmt[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;//有空闲页面，改为有效pmt[page[i]].time=present_time;freepf_head=freepf_head->next;//减少一个free页面}else pmt[page[i]].time=present_time;//更新该页面的访问时间（并非真的时间，而是循环次数，每执行一条指令，时间加1）present_time++;//当前时间加1}printf(" LRU: %6.4f",1-(float)NoPageCount/320);}/****************************************************************************NRU算法（最近最不经常使用）形参：存块数输出：命中率*****************************************************************************/ void NRU(int total_pf){int i,j,dp,cont_flag,old_dp;initialize(total_pf);dp=0;for(i=0;i<total_instruction;i++){if(pmt[page[i]].pfn==INVALID){//缺页NoPageCount++;if(freepf_head==NULL){ //无空闲页面cont_flag=TRUE;old_dp=dp;while(cont_flag)if(pmt[dp].counter==0&&pmt[dp].pfn!=INVALID)cont_flag=FALSE;else{dp++;if(dp==total_vp)dp=0;if(dp==old_dp)for(j=0;j<total_vp;j++)pmt[j].counter=0;}freepf_head=&pfc[pmt[dp].pfn];pmt[dp].pfn=INVALID;freepf_head->next=NULL;}pmt[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;freepf_head=freepf_head->next;}elsepmt[page[i]].counter=1;if(i%clear_period==0)for(j=0;j<total_vp;j++)pmt[j].counter=0;}printf(" NUR: %6.4f",1-(float)NoPageCount/320); }实验结果（写出结果，截图也可）总结（收获，未实现的步骤）这次操作系统课程设计，让我们对操作系统有了更深的认识，首先操作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统核与基石。