操作系统页面置换算法
操作系统-页面置换算法
操作系统-页面置换算法操作系统页面置换算法在操作系统中，页面置换算法是一项至关重要的技术，它主要用于管理内存中的页面，当内存空间不足时，决定哪些页面应该被替换出去，为新的页面腾出空间。
这一过程对于系统的性能和效率有着直接的影响。
想象一下，内存就像是一个有限大小的书架，而页面就像是一本本书。
当书架已经满了，但我们还想放入新的书时，就必须要把一些书拿出来，为新书腾出位置。
页面置换算法就是决定拿哪本书出来的规则。
常见的页面置换算法有多种，下面我们来详细了解一下。
首先是先进先出（FIFO）算法。
它的原理就像排队一样，先进入内存的页面先被替换出去。
这种算法实现起来比较简单，但可能会出现一种叫做“Belady 异常”的现象，即增加分配给进程的物理块数量时，反而可能会导致缺页率增加。
这是因为可能先进入的页面是经常被使用的，而后面进来的是不常使用的，这样就容易造成错误的替换。
接下来是最近最久未使用（LRU）算法。
它的思路是把最近一段时间内最久没有被使用的页面替换出去。
这种算法的性能通常比较好，因为它更能反映页面的实际使用情况。
但它的实现相对复杂，需要额外的硬件支持或者通过软件来模拟实现。
然后是最近未使用（NRU）算法。
这个算法会把页面分为四类：未被访问且未被修改、未被访问但已被修改、已被访问但未被修改、已被访问且已被修改。
然后根据这些分类来选择替换的页面。
它的优点是实现相对简单，但可能不如 LRU 算法那么精确。
还有一种叫做时钟（Clock）算法，也称为第二次机会算法。
它把所有的页面组成一个环形链表，通过一个指针来遍历。
当需要替换页面时，如果页面的访问位是 0 ，则直接替换；如果是 1 ，则将其访问位置为 0 ，然后指针继续移动，直到找到访问位为 0 的页面。
除了以上这些，还有最优（OPT）算法。
这是一种理想的算法，它会选择未来最长时间内不会被使用的页面进行替换。
但由于它需要预先知道未来的页面访问情况，所以在实际中是无法实现的，通常只是用来作为评估其他算法性能的标准。
操作系统-页面置换算法
第一章 操作系统引论
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R5Biblioteka R4R3R2
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图5-6 某进程具有8个页面时的LRU访问情况
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第一章 操作系统引论
2) 栈 可利用一个特殊的栈保存当前使用的各个页面的页面号。 每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， 而栈底则是最近最久未使用页面的页面号。假定现有一进程， 它分有五个物理块，所访问的页面的页面号序列为：
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第一章 操作系统引论
图5-4 利用FIFO置换算法时的置换图
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第一章 操作系统引论
5.3.2 最近最久未使用和最少使用置换算法 1. LRU(Least Recently Used)置换算法的描述 FIFO置换算法的性能之所以较差，是因为它所依据的条
件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反 映页面的使用情况。最近最久未使用(LRU)的页面置换算法 是根据页面调入内存后的使用情况做出决策的。
操作系统页面置换算法（opt,lru,fifo,clock）实现
操作系统页⾯置换算法（opt,lru,fifo,clock ）实现选择调出页⾯的算法就称为页⾯置换算法。
好的页⾯置换算法应有较低的页⾯更换频率，也就是说，应将以后不会再访问或者以后较长时间内不会再访问的页⾯先调出。
常见的置换算法有以下四种（以下来⾃操作系统课本）。
1. 最佳置换算法(OPT)最佳(Optimal, OPT)置换算法所选择的被淘汰页⾯将是以后永不使⽤的，或者是在最长时间内不再被访问的页⾯,这样可以保证获得最低的缺页率。
但由于⼈们⽬前⽆法预知进程在内存下的若千页⾯中哪个是未来最长时间内不再被访问的，因⽽该算法⽆法实现。
最佳置换算法可以⽤来评价其他算法。
假定系统为某进程分配了三个物理块，并考虑有以下页⾯号引⽤串： 7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 1进程运⾏时，先将7, 0, 1三个页⾯依次装⼊内存。
进程要访问页⾯2时，产⽣缺页中断，根据最佳置换算法，选择第18次访问才需调⼊的页⾯7予以淘汰。
然后，访问页⾯0时，因为已在内存中所以不必产⽣缺页中断。
访问页⾯3时⼜会根据最佳置换算法将页⾯1淘汰……依此类推，如图3-26所⽰。
从图中可以看出⾤⽤最佳置换算法时的情况。
可以看到，发⽣缺页中断的次数为9，页⾯置换的次数为6。
图3-26 利⽤最佳置换算法时的置换图2. 先进先出(FIFO)页⾯置换算法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。
图3-27 利⽤FIFO 置换算法时的置换图这⾥仍⽤上⾯的实例，⾤⽤FIFO 算法进⾏页⾯置换。
进程访问页⾯2时，把最早进⼊内存的页⾯7换出。
然后访问页⾯3时，再把2, 0, 1中最先进⼊内存的页换出。
lru 页面置换算法
LRU 页面置换算法1. 简介LRU（Least Recently Used）页面置换算法是一种常用的操作系统内存管理算法，用于在内存不足时决定哪些页面应该被置换出去以腾出空间给新的页面。
LRU算法基于一个简单的原则：最近最少使用的页面应该被置换。
在计算机系统中，内存是有限的资源，而运行程序所需的内存可能超过可用内存大小。
当系统发现没有足够的空闲内存来加载新页面时，就需要选择一些已经在内存中的页面进行替换。
LRU算法就是为了解决这个问题而设计的。
2. 原理LRU算法基于一个简单的思想：如果一个页面最近被访问过，那么它将来可能会再次被访问。
相反，如果一个页面很久没有被访问过，那么它将来可能不会再次被访问。
根据这个思想，LRU算法将最近最少使用的页面置换出去。
具体实现上，可以使用一个数据结构来记录每个页面最近一次被访问的时间戳。
当需要替换一页时，选择时间戳最早（即最久未访问）的页面进行替换即可。
3. 实现方式LRU算法的实现可以基于多种数据结构，下面介绍两种常见的实现方式。
3.1 使用链表一种简单的实现方式是使用一个双向链表来记录页面的访问顺序。
链表头部表示最近访问过的页面，链表尾部表示最久未被访问过的页面。
每当一个页面被访问时，将其从原位置移动到链表头部。
当需要替换一页时，选择链表尾部的页面进行替换。
这种实现方式的时间复杂度为O(1)，但空间复杂度较高，为O(n)，其中n为内存中可用页面数。
class Node:def __init__(self, key, value):self.key = keyself.value = valueself.prev = Noneself.next = Noneclass LRUCache:def __init__(self, capacity):self.capacity = capacityself.cache = {}self.head = Node(0, 0)self.tail = Node(0, 0)self.head.next = self.tailself.tail.prev = self.headdef get(self, key):if key in self.cache:node = self.cache[key]self._remove(node)self._add(node)return node.valueelse:return -1def put(self, key, value):if key in self.cache:node = self.cache[key]node.value = valueself._remove(node)self._add(node)else:if len(self.cache) >= self.capacity:del self.cache[self.tail.prev.key] self._remove(self.tail.prev)node = Node(key, value)self.cache[key] = nodeself._add(node)def _remove(self, node):prev = node.prevnext = node.nextprev.next = nextnext.prev = prevdef _add(self, node):head_next = self.head.nextself.head.next = nodenode.prev = self.headnode.next = head_nexthead_next.prev = node3.2 使用哈希表和双向链表另一种实现方式是使用一个哈希表和一个双向链表。
fifo算法c语言
fifo算法c语言FIFO算法C语言实现FIFO（First In First Out）算法是一种简单的页面置换算法，也称为先进先出算法。
该算法的核心思想是将最先进入内存的页面最先淘汰，即将页表中最早调入内存的页面移出内存。
本文将介绍如何使用C语言实现FIFO算法。
一、FIFO算法原理1.1 页面置换在操作系统中，为了提高程序运行效率，会将程序需要用到的数据和指令从硬盘上加载到内存中。
但是内存有限，无法容纳所有程序需要用到的数据和指令。
当内存不足时，就需要进行页面置换。
页面置换就是将当前正在使用但又不常用的页面从内存中移出，并将新的页面调入内存。
在进行页面置换时，需要选择一个合适的页面置换算法。
1.2 FIFO算法FIFO算法是一种简单而常用的页面置换算法。
它以队列为基础，将最早进入队列的页面作为被淘汰的对象。
具体来说，在FIFO算法中，操作系统会维护一个队列来记录当前正在使用的所有页面。
当需要进行页面置换时，操作系统会选择队头元素对应的页面进行淘汰，并将新调入内存中的页面插入队尾。
二、FIFO算法C语言实现2.1 算法流程FIFO算法的实现流程如下：1. 初始化页面队列，将所有页面按照调入内存的时间顺序依次插入队列；2. 当需要进行页面置换时，将队头元素对应的页面移出内存，并将新调入内存中的页面插入队尾；3. 重复执行步骤2。
2.2 代码实现下面是使用C语言实现FIFO算法的示例代码：```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define MAX_PAGE_NUM 100 // 最大页面数#define MAX_MEM_SIZE 10 // 最大内存容量int page_queue[MAX_PAGE_NUM]; // 页面队列int mem[MAX_MEM_SIZE]; // 内存int queue_head = 0; // 队头指针int queue_tail = -1; // 队尾指针// 初始化页面队列void init_page_queue(int page_num) {for (int i = 0; i < page_num; i++) {page_queue[i] = i % MAX_MEM_SIZE;}}// 页面置换函数void page_replace(int new_page) {int old_page = page_queue[queue_head]; // 获取被淘汰的页面mem[old_page] = new_page; // 将新页面调入内存中queue_tail = (queue_tail + 1) % MAX_PAGE_NUM; // 更新队尾指针queue_head = (queue_head + 1) % MAX_PAGE_NUM; // 更新队头指针}int main() {int page_num = 20; // 页面数int miss_count = 0; // 缺页次数init_page_queue(page_num);for (int i = 0; i < page_num; i++) {int page = page_queue[i];if (mem[page] == 0) { // 页面不在内存中miss_count++;page_replace(page);}}printf("缺页次数：%d\n", miss_count);return 0;}```2.3 测试结果上述代码的输出结果为：```缺页次数：10```由于内存容量只有10个页面，而总共需要调入20个页面，因此一共发生了10次页面置换。
常见的页面置换 电梯算法
常见的页面置换电梯算法
电梯算法是一种常用于操作系统中的页面置换算法，它可以有效地管理计算机内存，保证系统的稳定性和高效性。
在电梯算法中，页面在内存中的位置类似于电梯中的乘客在不同楼层中的位置，根据页面使用的频率和优先级，系统可以将页面从内存中置换出来，从而为新的页面腾出空间。
常见的页面置换策略包括FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）、LFU（最不经常使用）、Clock（时钟置换）、OPT（最优置换）等。
其中，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将最先进入内存的页面置换出去；LRU算法则是根据页面最近的访问时间来判断哪些页面最有可能被再次使用，将最近最少使用的页面置换出去。
LFU算法则是根据页面使用的频率来进行置换，频率最低的页面被置换出去；Clock算法则是将内存中的页面放置在一个环中，每个页面有一个使用位，如果页面被访问，则把使用位设置为1，如果页面没有被访问，则使用位为0。
每次置换页面时，找到第一个使用位为0的页面进行置换。
最优置换算法则是根据未来的访问情况来预测哪些页面可能会被再次访问，将最长时间内不会被访问的页面置换出去。
虽然最优置换算法可以保证系统的最佳性能，但是它需要对未来的访问情况进行预测，因此在实际应用中难以实现。
总之，不同的页面置换算法都有其优缺点，需要根据具体应用场
景进行选择。
在操作系统中，通常会采用多种页面置换策略相结合的方式来管理内存，以达到最优的系统性能和稳定性。
【精品】页面置换算法实验报告
【精品】页面置换算法实验报告一、实验目的了解操作系统中的页面置换算法，并实现FIFO、LRU和Clock算法。
二、实验原理页面置换算法是操作系统中用到的一种算法，其作用是在内存不够用时，选择牺牲已经在内存中的一些页，腾出更多的空间给新的内容。
本次实验主要实现了FIFO、LRU和Clock算法。
1、FIFO算法FIFO算法是最简单的页面置换算法，它采用先进先出的原则，即最先进入内存的页面应该最早被替换出去。
该算法的实现非常简单，只需要维护一个队列即可。
当需要置换页面时，选择队列的第一个页面进行替换即可。
2、LRU算法LRU算法是Least Recently Used的缩写，即最近最少使用算法。
该算法的核心思想是选择最久没有被使用的页面进行替换。
为了实现该算法，需要维护记录页面使用时间的链表、栈或队列等结构。
3、Clock算法Clock算法也叫做二次机会算法，是一种改良的FIFO算法。
它是基于FIFO算法的思想，并且每个页面都设置了一个使用位（use bit），用于记录该页面是否被使用过。
当需要置换一个页面时，检查该页面的使用位，如果该页面的使用位为1，则将该页面的使用位设置为0并移到队列的末尾，表示该页面有“二次机会”继续待在内存中；如果该页面的使用位为0，则选择该页面进行替换。
三、实验过程本次实验采用Python语言实现页面置换算法，并使用样例进行测试。
1、FIFO算法实现FIFO算法的实现非常简单，只需要用一个队列来维护已经在内存中的页面，当需要置换页面时，选择队列的第一个元素即可。
代码如下：```pythonfrom collections import dequeclass FIFO:def __init__(self, frame_num):self.frame_num = frame_numself.frames = deque(maxlen=frame_num)def access(self, page):if page in self.frames:return Falseif len(self.frames) >= self.frame_num:self.frames.popleft()self.frames.append(page)return True```2、LRU算法实现LRU算法的实现需要维护一个记录页面使用时间的链表或队列。
O p t i m a l 最 佳 页 面 置 换 算 法
清华大学操作系统公开课（五）页面置换算法下面介绍在虚拟存储管理中有哪些页面置换算法。
局部页面置换算法最优页面置换算法（OPT，optimal）? 先进先出算法（FIFO）? 最近最久未使用算法（LRU，Least Recently Used）? 时钟页面置换算法（Clock）? 最不常用算法（LFU，Least Frequently Used）? Belady现象? LRU、FIFO和Clock的比较全局页面置换算法工作集模型? 工作集页置换算法? 缺页率置换算法2.页面置换算法当缺页中断发生，需要调入新的页面而内存已满时，选择内存当中哪个物理页面被置换。
尽可能地减少页面的换进换出次数（即缺页中断的次数）。
具体来说，把未来不再使用的或短期内较少使用的页面换出，通常只能在局部性原理指导下依据过去的统计数据来进行预测。
页面锁定（frame locking）页面锁定技术是用来锁定物理内存中不应该被换出的内存数据。
用于描述必须常驻内存的操作系统的关键部分或时间关键（time-critical）的应用进程。
实现的方法是：在页表中添加锁定标志位（lock bit）。
我们该如何评估不同页面置换算法的优劣？通过程序运行时的效率来比较是不容易实现的，可以记录下一个进程对页面的访问轨迹，然后模拟一个页面置换的行为并且记录产生页缺失的数量，以此比较优劣。
3.最优页面置换算法基本思路当一个缺页中断发生时，对于保存在内存当中的每一个逻辑页面，计算在它下一次访问之前，还需要等待多长时间，从中选择等待时间最长的那个，作为被置换的页面。
这只是一种理想情况，在实际系统中是无法实现的，因为操作系统无从知道每一个页面要等待多长时间后才会再次被访问。
可用作其它算法的性能评价的依据（在一个模拟器上运行某个城西，并记录每一次的页面访问情况，在第二遍运行时即可使用最优算法）。
物理内存大小为4个帧，刚开始存入的物理帧是a、b、c、d，一共需要载入5个帧，当访问e时发生缺页中断，此时置换入e，置换出d，因为下一次访问d的等待时间最长，暂时用不到d，可以让d待在外存。
常见的页面置换算法
常见的页面置换算法1.概述页面置换算法是操作系统中用于管理内存的一种算法，其目的是确保可用内存的最大化并实现对内存的高效使用。
在操作系统中，当进程所需的内存空间超出了可用的物理内存空间时，操作系统就需要从主存中选择一些页面腾出空间来装载进程所需的页面。
这就需要使用页面置换算法。
2.常见的页面置换算法2.1最优页面置换算法(OPT)最优页面置换算法是一种理论上的置换算法。
它的核心思想是通过计算进程未来访问各个页面的时间和距离，来推断出离当前时间最久的页面。
这种算法的优点是能够保证页面置换的最优性，但是它需要预先知道进程未来所有的页面调度情况，这在实际应用中是不可行的。
2.2先进先出(FIFO)置换算法先进先出置换算法是一种很简单的置换算法，它选取主存中驻留时间最长的页面作为替换目标。
优点是实现简单，但是缺点是可能会引发置换震荡问题。
2.3最近最久未使用算法(LRU)最近最久未使用算法是一种比较常用的页面置换算法，其核心思想是将驻留时间久且最近一次使用时间早的页面视为需要置换的页面。
相对于FIFO算法，LRU算法能够保证更高的页面命中率和更小的置换次数。
2.4时钟置换算法(Clock)时钟置换算法是一种改进型的FIFO算法。
该算法使用一个环形队列来存储主存中的页面位置信息。
当需要置换页面时，指针先指向队列首位置，遍历队列并且在第一遍扫描时，将页框的访问位ACC设置为0。
第一遍扫描结束后，如果有页面的ACC位为0，就将其替换出去。
如果找不到未访问页面，指针再回到队列首位置，以此类推，直到找到为止。
3.总结以上所述的几种页面置换算法是操作系统中常见的算法。
它们各有优点和缺点，在实际应用中，需要根据实际情况进行选择。
在选择算法后，还需要对其进行适当的调整，以满足实际需求。
简单clock页面置换算法
简单clock页面置换算法简单Clock页面置换算法一、引言在操作系统中，页面置换算法是解决内存管理中的一项重要问题。
当物理内存空间不足时，需要将部分页面从内存中换出到磁盘上，为新的页面腾出空间。
本文将介绍一种常用的页面置换算法——简单Clock页面置换算法。
二、简单Clock页面置换算法概述简单Clock页面置换算法是一种基于时钟的页面置换算法。
它采用了循环链表的数据结构来管理页面的使用情况，并通过一个指针指向最近一次访问的页面。
当需要置换页面时，算法会从当前指针位置开始顺序扫描页面链表，找到一个合适的页面进行置换。
三、算法流程1. 初始化时，将所有页面标记为未访问状态，并创建一个循环链表。
2. 当有新页面访问时，检查该页面是否在内存中。
- 如果在内存中，将该页面的访问位设置为1。
- 如果不在内存中，需要进行页面置换。
3. 页面置换的具体步骤如下：- 从当前指针位置开始，顺序扫描页面链表。
- 如果找到一个未被访问的页面，则选择该页面进行置换，并更新指针位置。
- 如果所有页面都被访问过，则选择第一个访问位为0的页面进行置换，并将该页面的访问位设置为1。
4. 置换完成后，将新页面加载到内存中，并将其访问位设置为1。
四、算法特点1. 简单Clock页面置换算法与FIFO（先进先出）页面置换算法类似，但引入了页面的访问位，可以更好地反映页面的使用情况。
2. 算法的性能较差，因为它仅考虑了页面的访问情况，并未考虑页面的使用频率。
3. 算法的实现相对简单，适用于对内存管理要求不高的场景。
五、算法优化为了提升页面置换算法的性能，可以考虑以下优化措施：1. 引入页面的使用频率信息，根据页面的访问次数进行页面置换。
2. 使用更复杂的页面置换算法，如最近最少使用（LRU）页面置换算法或最不经常使用（LFU）页面置换算法，根据页面的使用情况进行置换。
六、总结简单Clock页面置换算法是一种基于时钟的页面置换算法，在操作系统中起到了重要的作用。
操作系统页面置换算法
操作系统课程设计报告院（系）:信息与数学学院专业:信息与计算科学姓名：张三班级：＿信计１140２学号：１2 29 14题目：页面置换算法指导教师：孙庆生２01７年5月2７日一、课程设计目得《Linux操作系统课程设计》就是在学完《操作系统》课程之后得实践教学环节，就是复习与检验所学课程得重要手段。
通过实验环节,加深学生对操作系统基本原理与工作过程得理解，提高学生独立分析问题、解决问题得能力，增强学生得动手能力.二、课程设计得任务与要求由于具体得操作系统相当复杂,不可能对所有管理系统进行详细地分析。
因此,选择了操作系统中最重要得管理之一存储器管理,作为本设计得任务。
页面置换算法就是虚拟存储管理实现得关键，要求在充分理解内存页面调度机制得基础上,模拟实现OＰＴ、FIFO、LＲＵ几种经典页面置换算法,比较各种置换算法得效率及优缺点，从而了解虚拟存储实现得过程。
具体任务如下:１）分析设计内容，给出解决方案①要说明设计实现得原理;②采用得数据结构:定义为进程分配得物理块;定义进程运行所需访问得页面号；定义页得结构;2）模拟三种页面置换算法;3)比较各种算法得优劣。
4）对程序得每一部分要有详细得设计分析说明.５）源代码格式要规范。
6) 设计合适得测试用例,对得到得运行结果要有分析。
任务要求：Linuｘ平台下实现(Wiｎdowｓ+VMｗａre+Ｕbuntu)三、课程得详细设计１)系统设计在进程运行过程中，若其所要访问得页面不在内存而需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时,为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据，送磁盘得对换区中。
但应将哪个页面调出，须根据一定得算法来确定。
通常，把选择换出页面得算法称为页面置换算法。
一个好得页面置换算法，应具有较低得页面更换频率.从理论上讲，应将那些以后不再会访问得页面换出,或将那些在较长时间内不会再访问得页面调出。
２）主程序流程图主流程图3）先进先出(FIFO)页面置换算法算法得基本思想：该算法总就是淘汰最先进入内存得页面，即选择在内存中驻留时间最久得页面予以淘汰。
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
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。
操作系统页面置换算法
操作系统课程设计报告院(系):信息与数学学院专业:信息与计算科学姓名:张三班级:_信计１１４0２学号: 12 29 14题目:页面置换算法指导教师:孙庆生2017年5月27日一、课程设计目得《Liｎux操作系统课程设计》就是在学完《操作系统》课程之后得实践教学环节,就是复习与检验所学课程得重要手段、通过实验环节,加深学生对操作系统基本原理与工作过程得理解,提高学生独立分析问题、解决问题得能力,增强学生得动手能力。
二、课程设计得任务与要求由于具体得操作系统相当复杂,不可能对所有管理系统进行详细地分析。
因此,选择了操作系统中最重要得管理之一存储器管理,作为本设计得任务。
页面置换算法就是虚拟存储管理实现得关键,要求在充分理解内存页面调度机制得基础上,模拟实现OPT、ＦIFO、LRU几种经典页面置换算法,比较各种置换算法得效率及优缺点,从而了解虚拟存储实现得过程。
具体任务如下:1) 分析设计内容,给出解决方案①要说明设计实现得原理;②采用得数据结构:定义为进程分配得物理块;定义进程运行所需访问得页面号;定义页得结构;２)模拟三种页面置换算法;3)比较各种算法得优劣。
４)对程序得每一部分要有详细得设计分析说明、5)源代码格式要规范、6) 设计合适得测试用例,对得到得运行结果要有分析。
任务要求:Linｕx平台下实现(Ｗｉndｏwｓ+ VMwａre+Ｕbｕnｔu)三、课程得详细设计1)系统设计在进程运行过程中,若其所要访问得页面不在内存而需把它们调入内存,但内存已无空闲空间时,为了保证该进程能正常运行,系统必须从内存中调出一页程序或数据,送磁盘得对换区中。
但应将哪个页面调出,须根据一定得算法来确定。
通常,把选择换出页面得算法称为页面置换算法。
一个好得页面置换算法,应具有较低得页面更换频率。
从理论上讲,应将那些以后不再会访问得页面换出,或将那些在较长时间内不会再访问得页面调出。
2)主程序流程图主流程图3)先进先出(FIＦＯ)页面置换算法算法得基本思想:该算法总就是淘汰最先进入内存得页面,即选择在内存中驻留时间最久得页面予以淘汰。
操作系统-1-存储管理之LFU页面置换算法（leetcode460）
操作系统-1-存储管理之LFU页⾯置换算法（leetcode460）LFU缓存题⽬：请你为最不经常使⽤（LFU）缓存算法设计并实现数据结构。
它应该⽀持以下操作：get 和 put。
get(key) - 如果键存在于缓存中，则获取键的值（总是正数），否则返回 -1。
put(key, value) - 如果键不存在，请设置或插⼊值。
当缓存达到其容量时，则应该在插⼊新项之前，使最不经常使⽤的项⽆效。
在此问题中，当存在平局（即两个或更多个键具有相同使⽤频率）时，应该去除最近最少使⽤的键。
「项的使⽤次数」就是⾃插⼊该项以来对其调⽤ get 和 put 函数的次数之和。
使⽤次数会在对应项被移除后置为 0 。
⽰例： LFUCache cache = new LFUCache( 2 /* capacity (缓存容量) */ ); cache.put(1, 1); cache.put(2, 2); cache.get(1); // 返回 1 cache.put(3, 3); // 去除 key 2 cache.get(2); // 返回 -1 (未找到key 2) cache.get(3); // 返回 3 cache.put(4, 4); // 去除 key 1 cache.get(1); // 返回 -1 (未找到 key 1) cache.get(3); // 返回 3 cache.get(4); // 返回 4代码：1class LFUCache {23public LFUCache(int capacity) {45 }67public int get(int key) {89 }1011public void put(int key, int value) {1213 }14 }1516/**17 * Your LFUCache object will be instantiated and called as such:18 * LFUCache obj = new LFUCache(capacity);19 * int param_1 = obj.get(key);20 * obj.put(key,value);21*/LFU页⾯置换算法(最不经常使⽤算法) 原理： 选择到当前时间为⽌被访问次数最少的页⾯被置换； 每页设置访问计数器，每当页⾯被访问时，该页⾯的访问计数器加1； 发⽣缺页中断时，淘汰计数值最⼩的页⾯，并将所有计数清零； 如图：图中的页⾯为三页，依次向存储中加⼊432143543215这些数字。
【操作系统】页面置换算法（最佳置换算法）（C语言实现）
【操作系统】页⾯置换算法（最佳置换算法）（C语⾔实现）【操作系统】页⾯置换算法（最佳置换算法）（C语⾔实现）（编码⽔平较菜，写博客也只是为了个⼈知识的总结和督促⾃⼰学习，如果有错误，希望可以指出）1.页⾯置换算法：在地址映射过程中，若在页⾯中发现所要访问的页⾯不在内存中，则产⽣缺页中断。
当发⽣缺页中断时，如果操作系统内存中没有空闲页⾯，则操作系统必须在内存选择⼀个页⾯将其移出内存，以便为即将调⼊的页⾯让出空间。
⽽⽤来选择淘汰哪⼀页的规则叫做页⾯置换算法。
⼀个好的页⾯置换算法，应具有较低的页⾯更换频率。
从理论上讲，应该保留最近重复访问的页⾯，将以后都不再访问或者很长时间内不再访问的页⾯调出。
----百度百科2.具体的页⾯置换算法：2.1 最佳置换算法：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，那么如果发⽣缺页中断时，就将该页⾯换出，以便存放后⾯调⼊内存中的页⾯。
1.这是计算机操作系统（第四版）中的⼀个例⼦。
系统⾸先为进程分配了三个物理块。
上⾯⼀排数字是作业号。
在转满三个物理块后，要访问2号作业，2号作业不在内存，所以会发⽣缺页中断，然后系统需要将2号作业调⼊内存，但是此时物理块已经装满。
2.依据最佳置换算法，会将7号页换出（0号页在2号页后第1个就会被访问，1号页在2号页后第10个会被访问，7号页在2号页后第14个会被访问，7号页在已经装⼊内存的作业中是未来最长时间不会被访问的，所以换出7号页）。
3.后⾯依次类推。
2.2 先进先出算法：如果发⽣缺页中断，需要换出⼀个页⾯的时候，总是选择最早进⼊内存的页⾯，即选择在内存中驻留时间最久的页⾯进⾏换出。
有点不清楚。
就是每次发⽣缺页就将最早进⼊内存的页⾯换出，然后将刚调⼊的页⾯换⼊该物理块。
2.3 最近最久未使⽤（LRU）置换算法：LRU算法是缺页中断发⽣时选择最久未使⽤的页⾯进⾏换出。
这个算法其实也很好判断。
分享⼀个⼩技巧。
内存分配了k个物理块，发⽣缺页中断将要往内存调⼊某个页⾯的时候，在该页⾯往前⾯数K个物理块最前⾯的那个就会是要换出的，因为该页⾯最长时间未被使⽤过。
操作系统 -页面置换算法.doc
getchar();
system("color 0E");
system("cls");
do{
for(k=0;k<=(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)))
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。
void zinstruction();
void sinstruction();
void mDelay(unsigned int Delay);
/*主函数*/
void main()
{
int eneration;
do
{
system("color 0D");;
printf("请选择操作\n");
printf(" 1为选择随记生成页面引用串\n");
scanf("%d %d",&a,&b);
mSIZE=rand()%(b-a)+a;/*产生a-b（包括a和b）的随机数*/
操作系统实验4(虚拟内存页面置换算法)
操作系统实验报告四【实验题目】虚拟内存页面置换算法【实验目的】通过这次实验, 加深对虚拟内存页面置换概念的理解, 进一步掌握先进先出FIFO, 最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的实现方法。
【实验内容】问题描述:设计程序模拟先进先出FIFO, 最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的工作过程。
假设内存中分配给每个进程的最小物理块数为m, 在进程运行过程中要访问的页面个数为n, 页面访问序列为P1, …,Pn, 分别利用不同的页面置换算法调度进程的页面访问序列, 给出页面访问序列的置换过程, 计算每种算法缺页次数和缺页率。
程序要求如下:1）利用先进先出FIFO, 最佳置换OPI和最近最久未使用LRU三种页面置换算法模拟页面访问过程。
2）模拟三种算法的页面置换过程, 给出每个页面访问时的内存分配情况。
3）输入：最小物理块数m, 页面个数n, 页面访问序列P1, …,Pn, 算法选择1-FIFO, 2-OPI, 3-LRU。
4）输出: 每种算法的缺页次数和缺页率。
【实验要求】1) 上机前认真复习页面置换算法, 熟悉FIFO, OPI, LRU三种页面分配和置换算法的过程；2) 上机时独立编程、调试程序；3) 根据具体实验要求, 完成好实验报告（包括实验的目的、内容、要求、源程序、实例运行结果截图）。
【源代码】//--------------- YeMianZhiHuan.cpp -----------------#include "iostream.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]={4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,6,2,3,7,1,2,6,1}; // 测试数据//int N = 20; // 输入页面个数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 FIFO(); // FIFO 函数void Optimal(); // Optimal函数void LRU(); // LRU函数///*int main(int argc, char* argv[]){DataInput();// DataInput();// FIFO();// Optimal();// LRU();// return 0;int menu;while(true){cout<<endl;cout<<"* 菜单选择*"<<endl;cout<<"*******************************************************"<<endl;cout<<"* 1-FIFO *"<<endl;cout<<"* 2-Optimal *"<<endl;cout<<"* 3-LRU *"<<endl;cout<<"* 0-EXIT *"<<endl;cout<<"*******************************************************"<<endl;cin>>menu;switch(menu){case 1: FIFO();break;case 2: Optimal();break;case 3: LRU();break;default: break;}if(menu!=1&&menu!=2&&menu!=3) break;}}//*/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<<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]<<" ";elsecout<<" ";}cout<<endl;}cout<<"缺页次数: "<<ChangeTimes<<endl;cout<<"缺页率: "<<ChangeTimes*100/N<<"%"<<endl;}void FIFO(){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; // 大于等于BlockNum, 表示块中没有数据, 或需被替换掉// 所以经这样初始化（3 2 1）, 每次替换>=3的块, 替换后计数值置1,// 同时其它的块计数值加1 , 成了（1 3 2 ）, 见下面先进先出程序段}for(i=0;i<N;i++) // 对有所数据操作{// 增加countfor(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] ){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M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; // 更新计数值// 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<<"FIFO => "<< endl;DataOutput();}void Optimal(){int i,j,k;bool find;int point;int temp; // 临时变量, 比较离的最远的时候用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{find = false; // 表示块中有没有该数据for(j=0;j<M;j++){if( Block[j] == Data[i] )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, 最优算法ChangeTimes++; // 缺页次数++for(j=0;j<M;j++){// 找到下一个值的位置find = false;for( k =i;k<N;k++){if( Block[j] == Data[k] ){find = true;count[j] = k;break;}}if( !find ) count[j] = N;}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];// 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<<"Optimal => "<< endl;DataOutput();}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countfor(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<<"LRU => "<< endl;DataOutput();}【效果截图】以作业为测试数据:。
操作系统之页面置换算法（最佳置换OPT，先进先出FIFO，最近最久未使用LRU）
操作系统之页⾯置换算法（最佳置换OPT，先进先出FIFO，最近最久未使⽤LRU）最近学习操作系统时，实验要求实现常见的三种页⾯置换算法，博主按照书上要求试着编写，实现了案例，并记录在博客随记中，以便后续⾃⼰复习并也给需要的同学分享参考⼀下!⽔平有限，若有错，请悄悄告诉博主！博主好⽴即改正。
最佳置换算法（optimal replacement，OPT）是从内存中选择今后不再访问的页⾯或者在最长⼀段时间后才需要访问的页⾯进⾏淘汰。
如下例⼦：根据页⾯⾛向依次处理，得到最终的置换结果如下图表，整个页⾯缺页次数为7，缺页率为7/12=58%。
1 #include <iostream>2 #include <stdio.h>3 #include <stdlib.h>4#define N 125#define B 36using namespace std;78int pageArr[N]={1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5};//页⾯⾛向9int block[B]={0};//物理块3个，其数值是页号10 typedef struct FLAG {11int flags[B];12int counts;13 } FLAG;1415void opt(int pageArr[],int block[]);16int inBlock(int which);17int findFar(int next);18void Replace(int index,int value);19void disPlay();2021int main(void){22 cout << "begin:" <<endl;23 opt(pageArr,block);24 cout << "end!" <<endl;25return0;26 }2728void opt(int pageArr[],int block[]){29int getIndex;30for(int i=0;i<N;i++){31if(i<3){//前3页号#短缺#进队列32 block[i]=pageArr[i];33 printf("缺页：(null)-->%d\n",pageArr[i]);34 }35else {36if(i==3){37 disPlay();3839 }40if(inBlock(pageArr[i])!=-1){//下⼀个页⾯if在物理块中返回index并跳过,反-141 disPlay();4243continue;44 }45 getIndex=findFar(i+1);//从下⼀个页号，找到最远出现的页⾯,替换的下标46if(getIndex==-1){47 cout<<"error,not replace obj!"<<'\t';48 }49else{50 Replace(getIndex,pageArr[i]);//由下标找到上⼀组替换⽬标，⽤第⼆参数替换51 disPlay();5253 }54 }55 }56return;57 }5859//替换block中的物理块60void Replace(int index,int value){61 printf("缺页：%d--被替换为-->%d\n",block[index],value);62 block[index]=value;63return;64 }656667//找到最远出现的页⾯68int findFar(int next){69int index=-1;//error，默认返回不存在的索引70 FLAG myflag;71 myflag.flags[0]=0;72 myflag.flags[1]=0;73 myflag.flags[2]=0;74 myflag.counts=0;75int stop = N-next;76while(stop--){77 index=inBlock(pageArr[next++]);78if(index!=-1){79 myflag.flags[index]=1;80 myflag.counts++;83break;84 }85 }86for(index=0;index<B;index++){87if(myflag.flags[index]==0)88break;89 }90return index;91 }929394//下⼀个页⾯if在物理块中返回index,反-195int inBlock(int which){96//int i=0;97//while(i<B)98// if(block[i++]==which)99// return i-1;100for(int i=0;i<B;i++){101if(block[i]==which)102return i;103 }104return -1;105 }106107//打印⼀元组108void disPlay(){109int i=0;110while(i<B){111 printf("%d\t",block[i++]);112 }113 printf("\n");114return;115 }上⾯是博主使⽤C++（基本是C语法）编写的代码，运⾏结果如下：//////////////////////////////////////////////////////////////////////////begin:缺页：(null)-->1缺页：(null)-->2缺页：(null)-->31 2 3缺页：3--被替换为-->41 2 41 2 41 2 4缺页：4--被替换为-->51 2 51 2 51 2 5缺页：1--被替换为-->33 2 5缺页：3--被替换为-->44 2 54 2 5end!//////////////////////////////////////////////////////////////////////////先进先出算法：先进先出置换算法（first in first out,FIFO）是淘汰最先进⼊内存的页⾯，即选择在内存中驻留时间最长的页⾯进⾏淘汰的算法。
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操作系统课程设计报告院（系）：信息与数学学院专业：信息与计算科学姓名:张三班级：＿信计11402学号:12 29 14题目：页面置换算法指导教师:孙庆生2017年5月27日一、课程设计目的《Linux操作系统课程设计》是在学完《操作系统》课程之后的实践教学环节，是复习和检验所学课程的重要手段。
通过实验环节，加深学生对操作系统基本原理和工作过程的理解，提高学生独立分析问题、解决问题的能力，增强学生的动手能力。
二、课程设计的任务和要求由于具体的操作系统相当复杂，不可能对所有管理系统进行详细地分析。
因此，选择了操作系统中最重要的管理之一存储器管理，作为本设计的任务。
页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键，要求在充分理解内存页面调度机制的基础上，模拟实现OPT、FIFO、LRU几种经典页面置换算法，比较各种置换算法的效率及优缺点，从而了解虚拟存储实现的过程。
具体任务如下：1) 分析设计内容，给出解决方案①要说明设计实现的原理；②采用的数据结构：定义为进程分配的物理块；定义进程运行所需访问的页面号；定义页的结构；2）模拟三种页面置换算法；3）比较各种算法的优劣。
4）对程序的每一部分要有详细的设计分析说明。
5）源代码格式要规范。
6）设计合适的测试用例，对得到的运行结果要有分析。
任务要求：Linux平台下实现（Windows+ VMware+ Ubuntu）三、课程的详细设计1）系统设计在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存而需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，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。
但应将哪个页面调出，须根据一定的算法来确定。
通常，把选择换出页面的算法称为页面置换算法。
一个好的页面置换算法，应具有较低的页面更换频率。
从理论上讲，应将那些以后不再会访问的页面换出，或将那些在较长时间内不会再访问的页面调出。
2）主程序流程图主流程图3）先进先出(FIFO)页面置换算法算法的基本思想：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，按先后次序存入一个时间数组，并将其中时间值最大的页面进行淘汰，并替换入新的页面就可以实现。
算法流程图：FIFO置换算法4）最佳页面置换置换算法（OPT）算法的基本思想：其所选择的被淘汰页面，将是永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面。
可保证获得最低的缺页率。
但由于人们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，因而该算法也是无法实现的。
但是可利用该算法去评价其它算法。
算法流程图：OPT页面置换算法5）最近最久未使用页面置换算法LRU算法的基本思想：当需要淘汰某一页时，选择离当前时间最近的一段时间内最久没有使用过的页先淘汰。
该算法的主要出发点是，如果某页被访问了，则它可能马上还被访问。
或者反过来说，如果某页很长时间未被访问，则它在最近一段时间不会被访问。
算法流程图：LRU页面置换算法四、源程序代码#include"stdio.h"#include"malloc.h"#define N 20#define num 3/*进程分配物理块数目*/int A[N]={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};typedef struct page /*页表映像*/{int address; /*页面地址*/struct page *next;} page;struct page *head,*run,*rear;void initial() /*进程分配物理块*/{int i=1;page *p,*q;head=(page *)malloc(sizeof(page));p=head;for(i=1; i<=num; i++){q=(page *)malloc(sizeof(page));p->next=q;q->address=-1;q->next=NULL;p=q;}rear=p;}void print(){page *p=head->next;while(p){if(p->address!=-1) /*避免输出-1*/printf("%d\t",p->address);p=p->next;}printf("\n");}int search(int n) /*判断链表中是否有n*/ {page *p;int i=0;p=head;while(p->next){if(p->next->address==n){printf("Get it at the page %d\n",i+1);run=p;return 1;}p=p->next;i++;}return 0;}void changeOPT(int n,int position){int i;int total=0;int flag=1; /*默认链表填满*/int distance[num]; /*用于存放距离*/int MAX;int order=0;page *p,*q;p=head->next;q=head->next;for(i=0; i<num; i++) /*初始化距离*/{distance[i]=100;}i=0;while(p) /*判断链表中是否填满*/{if(p->address==-1){flag=0;break;}p=p->next;i++;}if(!flag) /*链表没有填满的情况*/{p->address=n;printf("Change the page %d\n",i+1); }else /*链表已经填满的情况*/{while(q) /*计算距离*/{for(i=position+1; i<N; i++){if(q->address==A[i]){distance[total]=i-position;break;}}total++;q=q->next;}MAX=distance[0];for(i=0; i<num; i++) /*计算最大距离*/{if(distance[i]>MAX){MAX=distance[i];order=i; /*记录待替换的页面的位置*/ }}printf("Change the page %d\n",order+1); i=0;p=head->next;while(p) /*页面替换*/{if(i==order){p->address=n;}i++;p=p->next;}}}void changeFIFO(int n,int position) {int i=0;int flag=1; //默认队列已满page *p,*delect;p=head->next;while(p){if(p->address==-1) //队列未满{flag=0;p->address=n;printf("Change the page %d\n",i+1);break;}p=p->next;i++;}if(flag) //队列已满{delect=head->next;delect->address=n;head->next=delect->next;printf("Delect from the head, and add new to the end.\n");rear->next=delect;rear=delect;rear->next=NULL;}}void changeLRU(int n,int position){int i;int total=0;int flag=1; /*默认为已满*/int distance[num];int MAX;int order=0;page *p,*q;p=head->next;q=head->next;for(i=0; i<num; i++){distance[i]=100;}i=0;while(p) /*判断链表是否已满*/ {if(p->address==-1){flag=0;break;}p=p->next;i++;}if(!flag) /*链表没有满的情况*/ {p->address=n;printf("Change the page %d\n",i+1);}else /*链表已满的情况*/{while(q){for(i=position-1; i>=0; i--) /*向前计算距离*/{if(q->address==A[i]){distance[total]=position-i;break;}}total++;q=q->next;}MAX=distance[0];for(i=0; i<num; i++) /*计算最远距离*/{if(distance[i]>MAX){MAX=distance[i];order=i;}}printf("Change the page %d\n",order+1);i=0;p=head->next;while(p) /*页面替换*/{if(i==order){p->address=n;}i++;p=p->next;}}}float OPT(){int i;int lose=0;float losef;float percent;for(i=0; i<N; i++){if(search(A[i])==0){lose++;changeOPT(A[i],i);}print();}losef=(float)lose;percent=1-(losef/N);return percent;}float LRU(){int i;int lose=0;float losef;float percent;for(i=0; i<N; i++){if(search(A[i])==0){lose++;changeLRU(A[i],i);}print();}losef=(float)lose;percent=1-(losef/N);return percent;}float FIFO(){int i;int lose=0;float losef;float percent;page *p;for(i=0; i<N; i++){if(search(A[i])==0){lose++;changeFIFO(A[i],i);}else{p=run->next;run->next=p->next;rear->next=p;rear=p;rear->next=NULL;printf("Move it to end of queue.\n");}print();}losef=(float)lose;percent=1-(losef/N);return percent;}void main()/*主函数部分*/{float percent;int choice;printf("Select the arithmetic:\n(1)OPT\n(2)LRU\n(3)FIFO\n your choice is:");scanf("%d",&choice);/*选择页面置换算法*/initial();/*创建进程*/if(choice==1)/*采用OPT算法置换*/{percent=OPT();/*计算OPT时的缺页率*/printf("The percent of OPT is %f\n",percent);}else if(choice==2)/*采用LRU算法置换*/{percent=LRU();/*计算LRU时的缺页率*/printf("The percent of LRU is %f\n",percent);}else if(choice==3)/*采用FIFO算法置换*/{percent=FIFO();/*计算FIFO时的缺页率*/printf("The percent of FIFO is %f\n",percent);}else{printf("Your choice is invalid.");}}五、调试结果显示(1)OPT置换算法(2)LRU置换算法LRUFIFO置换算法。