请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟

信息工程学院实验报告
课程名称：操作系统Array实验项目名称：请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟实验时间：
班级姓名：学号：
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、实验环境:
PC机、windows2000 操作系统、VC++6.0
三、实验要求：
本实验要求4学时完成。

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；
3.会使用某种编程语言。

实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法，针对实验要求完成基本代码编写、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。

实验后认真书写符合规范格式的实验报告，按时上交。

四、实验内容和步骤：
1.编写程序，实现请求页式存储管理中常用页面置换算法LRU算法的模拟。

要求屏幕显示LRU算法
的性能分析表、缺页中断次数以及缺页率。

2.在上机环境中输入程序，调试，编译。

3.设计输入数据，写出程序的执行结果。

4.根据具体实验要求，填写好实验报告。

五、实验结果及分析：
实验结果截图如下：
利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。

当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出，将它压入栈顶。

因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号，栈底是最近最久未被使用的页面号。

当访问第5个数据“5”时发生了缺页，此时1是最近最久未被访问的页，应将它置换出去。

同理可得，调入队列为：1 2 3 4 5 6 7 1 3 2 0 5，缺页次数为12次，缺页率为80%。

六、实验心得：
本次实验实现了对请求页式存储管理中常用页面置换算法LRU算法的模拟。

通过实验，我对内存分页管理策略有了更多的了解。

最近最久未使用（LRU）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。

最佳置换算法的替换规则：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。

先进先出(FIFO)页面置换算法的替换规则：该算法总是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。

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。

三种替换算法的命中率由高到底排列OPT>LRU>FIFO。

本次的程序是在网上查找的相关代码然后自己进行修改，先自己仔细地研读了这段代码，在这过程中我对C++代码编写有了更深的了解。

总之，本次实验使我明白要学会把课堂上的理论应用到实际操作中。

我需要在今后熟练掌握课堂上的理论基础，只有坚实的基础，才能在实际操作中更得心应手。

附录：
#include "iostream.h"
#include <iomanip.h>
const int DataMax=100;
const int BlockNum = 10;
int DataShow[BlockNum][DataMax]; // 用于存储要显示的数组
bool DataShowEnable[BlockNum][DataMax]; // 用于存储数组中的数据是否需要显示int Data[DataMax]; // 保存数据
int Block[BlockNum]; // 物理块
int count[BlockNum]; // 计数器
int N ; // 页面个数
int M;//最小物理块数
int ChangeTimes;
void DataInput(); // 输入数据的函数
void DataOutput();
void LRU(); // LRU函数
///*
int main(int argc, char* argv[])
{
DataInput();// DataInput();
LRU();
return 0;
}
//*/
void DataInput()
{
cout<<"请输入最小物理块数：";
cin>>M;
while(M > BlockNum) // 大于数据个数
{
cout<<"物理块数超过预定值，请重新输入：";
cin>>M;
}
cout<<"请输入页面的个数：";
cin>>N;
while(N > DataMax) // 大于数据个数
{
cout<<"页面个数超过预定值，请重新输入：";
cin>>N;
}
cout<<"请输入页面访问序列："<<endl;
for(int i=0;i<N;i++)
cin>>Data[i];
}
void DataOutput()
{
int i,j;
for(i=0;i<N;i++) // 对所有数据操作
{
cout<<Data[i]<<””;
}
cout<<"\n--------------------------------"<<endl;
for(j=0;j<M;j++)
{
cout<<" ";
for(i=0;i<N;i++) // 对所有数据操作
{
if( DataShowEnable[j][i] )
cout<<DataShow[j][i]<<" | ";
else
cout<<" | ";
}
cout<<endl;
}
cout<<"\n缺页次数: "<<ChangeTimes<<endl;
cout<<"缺页率: "<<ChangeTimes*100/N<<"%"<<endl;
}
void LRU()
{
int i,j;
bool find;
int point;
int temp; // 临时变量
ChangeTimes = 0;
for(j=0;j<M;j++)
for(i=0;i<N;i++)
DataShowEnable[j][i] = false; // 初始化为false，表示没有要显示的数据 for(i=0;i<M;i++)
{
count[i] = 0 ;
}
for(i=0;i<N;i++) // 对有所数据操作
{
// 增加count
for(j=0;j<M;j++)
count[j]++;
find = false; // 表示块中有没有该数据
for(j=0;j<M;j++)
{
if( Block[j] == Data[i] )
{
count[j] = 0;
find = true;
}
}
if( find ) continue; // 块中有该数据，判断下一个数据
// 块中没有该数据
ChangeTimes++; // 缺页次数++
if( (i+1) > M ) // 因为i是从0开始记，而BlockNum指的是个数，从1开始，所以i+1 {
//获得要替换的块指针
temp = 0;
for(j=0;j<M;j++)
{
if( temp < count[j] )
{
temp = count[j];
point = j; // 获得离的最远的指针
}
}
}
else point = i;
// 替换
Block[point] = Data[i];
count[point] = 0;
// 保存要显示的数据
for(j=0;j<M;j++)
{
DataShow[j][i] = Block[j];
DataShowEnable[i<M?(j<=i?j:i):j][i] = true; // 设置显示数据
}
}
// 输出信息
cout<<endl;
cout<<"内存状态：\n"<<"--------------------------------"<< endl;
DataOutput();
}。