请求页式存储管理中常用页面置换算法(优.选)

计算机操作系统实验报告济南大学信息科学与技术学院2013年xx月xx日一、实验概述1. 实验名称请求页式存储管理中常用页面置换算法管理2. 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3. 实验内容（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）使用某种编程语言模拟页面置换算法。

二、实验环境C语言三、实验过程1. 设计思路和流程图选择置换算法，先输入所有页面号，为系统分配物理块，依次进行置换2. 算法实现（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。

（2）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。

(3)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。

3.源程序并附上注释#include <stdio.h>#include <stdlib.h>/*全局变量*/int mSIZE; /*物理块数*/int pSIZE; /*页面号引用串个数*/static int memery[10]={0}; /*物理块中的页号*/static int page[100]={0}; /*页面号引用串*/static int temp[100][10]={0}; /*辅助数组*//*置换算法函数*/void FIFO();void LRU();void OPT();/*辅助函数*/void print(unsigned int t);void designBy();void download();void mDelay(unsigned int Delay);/*主函数*/void main(){int i,k,code;system("color 0A");designBy();printf("┃请按任意键进行初始化操作... ┃\n");printf("┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛\n");printf(" >>>");getch();system("cls");system("color 0B");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;i<pSIZE;i++)scanf("%1d",&page[i]);download();system("cls");system("color 0E");do{puts("输入的页面号引用串为：");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)))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){case 1:FIFO();break;case 2:LRU();break;case 3:OPT();break;case 4:system("cls");system("color 0A");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();}/*载入数据*/void download(){int i;system("color 0D");printf("╔════════════╗\n");printf("║正在载入数据，请稍候!!!║\n");printf("╚════════════╝\n");printf("Loading...\n");printf(" O");for(i=0;i<51;i++)printf("\b");for(i=0;i<50;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*/void mDelay(unsigned int Delay){unsigned int i;for(;Delay>0;Delay--){for(i=0;i<124;i++){printf(" \b");}}}/*显示设计者信息*/void designBy(){printf("┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓\n");printf("┃课题三：页面置换算法┃\n");printf("┃学号：20111214034 ┃\n");printf("┃姓名：韩瑶┃\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;(i<pSIZE)&&(i<20*(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;j<mSIZE;j++){for(i=20*k;(i<mSIZE+20*k)&&(i<pSIZE);i++){if(i>=j)printf(" |%d|",temp[i][j]);elseprintf(" | |");}for(i=mSIZE+20*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1));i++){for(flag=0,l=0;l<mSIZE;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*/void compute(){int i;printf("正在进行相关计算，请稍候");for(i=1;i<20;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*/void FIFO(){int memery[10]={0};int time[10]={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*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i++){memery[i]=page[i];time[i]=i;for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++){/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;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;for(m=2;m<mSIZE;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;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}else{for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}}compute();print(count);}/*最近最久未使用置换算法*/void LRU(){int memery[10]={0};int flag[10]={0}; /*记录页面的访问时间*/int i,j,k,m;int max=0; /*记录换出页*/int count=0; /*记录置换次数*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i++){memery[i]=page[i];flag[i]=i;for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++){/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++){if(memery[j]!=page[i])k++;elseflag[j]=i; /*刷新该页的访问时间*/ }if(k==mSIZE) /*如果不在物理块中*/{count++;/*计算换出页*/max=flag[0]<flag[1]?0:1;for(m=2;m<mSIZE;m++)if(flag[m]<flag[max])max=m;memery[max]=page[i];flag[max]=i; /*记录该页的访问时间*/for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}else{for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}}compute();print(count);}/*最佳置换算法*/void OPT(){int memery[10]={0};int next[10]={0}; /*记录下一次访问时间*/int i,j,k,l,m;int max; /*记录换出页*/int count=0; /*记录置换次数*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i++){memery[i]=page[i];for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++){/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++){if(memery[j]!=page[i])k++;}if(k==mSIZE) /*如果不在物理块中*/{count++;/*得到物理快中各页下一次访问时间*/for(m=0;m<mSIZE;m++){for(l=i+1;l<pSIZE;l++)if(memery[m]==page[l])break;next[m]=l;}/*计算换出页*/max=next[0]>=next[1]?0:1;for(m=2;m<mSIZE;m++)if(next[m]>next[max])max=m;/*下一次访问时间都为pSIZE,则置换物理块中第一个*/memery[max]=page[i];for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}else {for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}}compute();print(count);}6. 程序运行时的初值和运行结果1. 按任意键进行初始化：2. 载入数据：3. 进入置换算法选择界面：4.运算中延迟操作5.三种算法演示结果：四、实验体会掌握了一般的调度算法，了解了页面大小和内存实际容量对命中率的影响最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成word文本--------------------- 方便更改。