Clock 及改进 Clock置换算法实现
页面置换算法(FIFO,LRU,最佳,Clock)
#include<iostream>using namespace std;void Print(int bc[],int blockCount){for(int i=0;i<blockCount;i++){cout<<bc[i]<<" ";}cout<<endl;}bool Travel(int bc[],int blockCount,int x){bool is_found=false;int i;for(i=0;i<blockCount;i++){if(bc[i]==x){is_found=true;break;}}return is_found;}void FIFO(int pc[],int bc[],int pageCount,int blockCount) {cout<<"0：FIFO置换算法"<<endl;int i;if(pageCount<=blockCount){cout<<"缺页次数为"<<0<<endl;cout<<"缺页率为"<<0<<endl;}else{int noPage=0;int p=0;for(i=0;i<pageCount;i++){cout<<"引用页："<<pc[i]<<endl;if(!Travel(bc,blockCount,pc[i])){if(i<blockCount){bc[i]=pc[i];}else{if(p==blockCount){p=0;}bc[p]=pc[i];p++;}noPage++;cout<<"物理快情况：";Print(bc,blockCount);}cout<<endl;}cout<<"缺页次数为:"<<noPage<<endl;cout<<"缺页率为:"<<(float)noPage/pageCount<<endl;}}int FoundMaxNum(int a[],int n){int k,j;k=a[0];j=0;for (int i=0;i<n;i++){if(a[i]>=k){k=a[i];j=i;}}return j;}void LRU(int pc[],int bc[],int pageCount,int blockCount){cout<<"1：LRU置换算法"<<endl;if(pageCount<=blockCount){cout<<"缺页次数为"<<0<<endl;cout<<"缺页率为"<<0<<endl;}else{int noPage=0;int i,j,m;int *bc1=new int[blockCount];for(i=0;i<blockCount;i++){bc1[i]=0;}for(i=0;i<pageCount;i++){cout<<"引用页："<<pc[i]<<endl;if(!Travel(bc,blockCount,pc[i])){if(i<blockCount){bc[i]=pc[i];for(int p=0;p<=i;p++){bc1[p]++;}}else{for(j=0;j<blockCount;j++){bc1[j]++;}int k=FoundMaxNum(bc1,blockCount);bc[k]=pc[i];bc1[k]=1;}noPage++;cout<<"物理快情况：";Print(bc,blockCount);}else if(Travel(bc,blockCount,pc[i])){if(i<blockCount){for(j=0;j<=i;j++){bc1[j]++;}for(m=0;m<=i;m++){if(bc[m]==pc[i]){break;}}bc1[m]=1;bc[m]=pc[i];}else{for(j=0;j<blockCount;j++){bc1[j]++;}for(m=0;m<blockCount;m++){if(bc[m]==pc[i]){break;}}bc1[m]=1;bc[m]=pc[i];}}cout<<endl;}cout<<"缺页次数为:"<<noPage<<endl;cout<<"缺页率为:"<<(float)noPage/pageCount<<endl;delete bc1;}}void Optiomal(int pc[],int bc[],int pageCount,int blockCount){cout<<"2：最佳置换算法"<<endl;if(pageCount<=blockCount){cout<<"缺页次数为"<<0<<endl;cout<<"缺页率为"<<0<<endl;}else{int noPage=0;int i,j,k;for(i=0;i<pageCount;i++){cout<<"引用页："<<pc[i]<<endl;if(!Travel(bc,blockCount,pc[i])){if(i<blockCount){bc[i]=pc[i];}else{int max=0;int blockIndex;;for(j=0;j<blockCount;j++){for(k=i;k<pageCount;k++){if(bc[j]==pc[k]){break;}}if(k>=max){max=k;blockIndex=j;}}bc[blockIndex]=pc[i];}noPage++;cout<<"物理快情况：";Print(bc,blockCount);}cout<<endl;}cout<<"缺页次数为:"<<noPage<<endl;cout<<"缺页率为:"<<(float)noPage/pageCount<<endl;}}void NRU(int pc[],int bc[],int pageCount,int blockCount){cout<<"3：Clock置换算法"<<endl;if(pageCount<=blockCount){cout<<"缺页次数为"<<0<<endl;cout<<"缺页率为"<<0<<endl;}else{int noPage=0;int i,j;int *bc1=new int[blockCount];for(i=0;i<blockCount;i++){bc1[i]=0;}for(i=0;i<pageCount;i++){cout<<"引用页："<<pc[i]<<endl;if(!Travel(bc,blockCount,pc[i])){for(j=0;j<blockCount;j++){if(bc1[j]==1){bc1[j]=0;}else if(bc1[j]==0){break;}if(j==blockCount-1){j=-1;}}bc[j]=pc[i];bc1[j]=1;noPage++;cout<<"物理快情况：";Print(bc,blockCount);}cout<<endl;}cout<<"缺页次数为:"<<noPage<<endl;cout<<"缺页率为:"<<(float)noPage/pageCount<<endl;delete bc1;}}int main(){int pageCount,blockCount,i;cout<<"输入页面数"<<endl;cin>>pageCount;int *pc=new int[pageCount];cout<<"输入页面走向"<<endl;for(i=0;i<pageCount;i++){cin>>pc[i];}cout<<"输入物理块数"<<endl;cin>>blockCount;cout<<"0：FIFO置换算法"<<endl;cout<<"1：LRU置换算法"<<endl;cout<<"2：最佳置换算法"<<endl;cout<<"3：Clock置换算法"<<endl;cout<<"按数字选择算法类别："<<endl;int n;while(cin>>n){if(n==0){int *bc=new int[blockCount];FIFO(pc,bc,pageCount,blockCount);delete bc;}else if(n==1){int *bc=new int[blockCount];LRU(pc,bc,pageCount,blockCount);delete bc;}else if(n==2){int *bc=new int[blockCount];Optiomal(pc,bc,pageCount,blockCount);delete bc;}else if(n==3){int *bc=new int[blockCount];for(i=0;i<blockCount;i++){bc[i]=-1;}NRU(pc,bc,pageCount,blockCount);delete bc;}else break;}delete pc;return 0;}。
实验六改进型Clock页面置换算法实现
计算机操作系统综合设计实验六实验名称：改进型Clock页面置换算法实现实验类型：验证型实验实验环境： Visual C++ 6.0指导老师：陈立伟专业班级：姓名：学号:联系电话：实验地点：东六E座4-02实验日期： 2014年12月14日实验报告日期： 2014年12月 14日成绩：__________________________一、实验目的1）理解页面置换相关理论；2）掌握Clock置换算法和改进型Clock置换算法。
二、实验平台windows 7 Visual C++ 6.0三、实验步骤1、实验内容1）设计页面置换相关数据结构；2）给一个进程设计多个（≥10）页面；3）设定为每个进程提供的页面数（≤5）；4）可动态修改页面信息（包括调用标志和修改标志）；5）实现改进型Clock页面置换算法；6）动态给出页面调用序列并进行调度；7）输出置换结果。
2、实验步骤1）输入代码A、打开Visual C++ 6.0；B、新建c++文件，创建basic.h头文件，并且创建clock.cpp；2）进行功能测试并得出正确结果A、编译、运行clock.cpp。
B、输入引用次数，以及页面号。
C、得到页面执行结果，以及缺页率。
3）clock置换函数程序流程图分析clock置换函数的代码，画出如下流程图：四、实验总结通过这次课程设计,加深了对操作系统的认识,了解了操作系统中各种资源分配算法的实现,特别是对虚拟存储,页面置换有了深入的了解,并能够用高级语言进行模拟演示。
对于clock函数的实现，起初根本不知道怎么下笔，但是认真分析了它的运作机制，就逐步清晰了。
通过浏览、阅读有关的资料，学到了很多东西。
一分耕耘，一分收获，这次的课程设计让我受益匪浅。
虽然自己所做的很少也不够完善，但毕竟也是努力的结果。
另外，使我体会最深的是：任何一门知识的掌握，仅靠学习理论知识是远远不够的，要与实际动手操作相结合才能达到功效。
（完整版）Clock及改进Clock置换算法实现
（完整版）Clock及改进Clock置换算法实现操作系统课程设计报告书Clock及改进Clock置换算法实现班级姓名学号指导⽼师2014年3⽉12⽇⽬录⼀、课程设计⽬的 (3)⼆、系统分析与设计 ................... . (3)三、算法流程图： ......... .. (4)四、函数模块: (6)五、系统调试与结果： (7)六、设计⼼得与体会： ............ .. (9)七、源程序代码: (15)⼀、课程设计⽬的操作系统课程设计是为了对学习的操作系统课程更深刻的理解和巩固，对操作系统的整体进⾏⼀个模拟。
通过实践加深对各个部分的管理功能的认识，还能进⼀步分析各个部分之间的联系，最后达到对完整系统的理解。
同时，可以提⾼运⽤操作系统知识解决实际问题的能⼒；锻炼实际的编程能⼒、创新能⼒及团队组织、协作开发软件的能⼒；还能提⾼调查研究、查阅技术⽂献、资料以及编写软件设计⽂档的能⼒。
课程设计是⾃⼰独⽴完成⼀项任务的过程，编程过程中要充分调动个⼈的积极性，提⾼⾃⾝解决实际问题的能⼒，发现⾃⾝的编程错误习惯，提⾼编写程序的质量。
同时，也为以后深⼊层次的学习及研究打基础。
编程中少不了难题，遇到难题时需要的是⽤程序员的思维⽅式去考虑问题解决问题，还需要很⼤的精⼒和耐⼼，对于我们来说都是磨练和提⾼。
⼆、系统分析与设计在采⽤请求分页机制的操作系统中，当运⾏⼀个程序的时候，若要访问的页⾯不在内存中⽽需要把它们调⼊内存，但此时内存已⽆空闲空间，为了保证该进程能正常运⾏，需选择内存中暂时不⽤的页⾯调出到磁盘交换区。
选择调出哪个页⾯，由页⾯算法决定。
页⾯置换算法的好坏，直接影响系统的性能，所以⼀个好的页⾯置换算法，应尽可能选择调出较长时间内不会再访问的页⾯，以保证较低的缺页率。
2.1 Clock页⾯置换原理描述Clock算法的思想：当某⼀页⾸次装⼊内存中时，则将该页框的使⽤位设置为1；当该页随后被访问到时（在访问产⽣缺页中断之后），它的使⽤位也会被设置为1。
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。
时钟置换算法CLOCK
时钟置换算法（CLOCK）例题：一个作业的物理块数为3，此作业的页面走向为：3,4,2,6,4,3,7,4,3,6,3,4,8,4,6内存及控制信息输入串指针移动情况及帧替换信息是否缺页？内存访问位指针3内存中没有3，需要找到一个帧放入3，指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移√0←内存访问位指针4内存中没有4，需要找到一个帧放入4，指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移√310←内存访问位指针2内存中没有2，需要找到一个帧放入2，指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移√31410←内存访问位指针6内存中没有6，需要找到一个帧放入6，指针所指的位置的访问位为1，将其变成0，再下移√31←4121内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移3041←21内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移（回到开头）304021←内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移30←4020内存访问位指针4内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，指针下移×6140←20内存访问位指针3内存中没有3，需要找到一个帧放入3，指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移√614120←内存访问位指针7内存中没有7，需要找到一个帧放入7，指针所指的位置的访问位为1，将其变成0，再下移√61←4131内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移6041←31内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移（回到开头）604031←内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移60←4030内存访问位指针4内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，指针下移×7140←30内存访问位指针3内存中有3，于是3所在帧的访问位变为1，指针下移（回到开头）×714130←内存访问位指针6内存中没有6，需要找到一个帧放入6，指针所指的位置的访问位为1，√71←将其变成0，再下移4131内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移7041←31内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移（回到开头）704031←内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移70←4030内存访问位指针3内存中有3，于是3所在帧的访问位变为1，指针下移×6140←30内存访问位指针4内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，指针下移×61←4031内存访问位指针8内存中没有8，需要找到一个帧放入8，指针所指的位置的访问位为1，将其变成0，再下移（回到开头）√614131←内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移61←4130内存访问位指针指针所指的位置的访问位仍为1，将其变成0，再下移6041←30内存访问位指针指针所指的位置恰好有访问位为0的，于是就淘汰这个帧，指针下移（回到开头）604030←内存访问位指针4内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，指针下移×60←4081内访指针6内存中有6，于是6所在帧的访问×存问位位变为1，指针下移604181←内存访问位指针结束完成缺页8次6141←81。
clock替换算法
Clock 替换算法（也称为时钟置换算法）是一种用于虚拟内存管理的页面替换策略。
它的目的是在需要为新页面在内存中分配空间时选择合适的页面进行替换。
Clock 算法是LRU（最近最少使用）算法的一种近似实现，通常用于操作系统的页面置换。
Clock 算法的命名来源于它的数据结构类似于一个时钟，页面按顺序排列成一个圆形队列。
Clock 算法采用以下方法进行操作：
1. 它维护一个指针，指向有序队列中的一个页面，该指针初次指向第一个页面。
2. 当需要替换某个页面时，算法检查当前指针所指向的页面。
3. 如果该页面的访问位（accessed bit）为 0，则选择该页面进行替换。
4. 如果访问位为 1，则将访问位设置为 0，并将指针移动到下一个页面。
5. 重复步骤 2-4，直到找到一个访问位为 0 的页面。
在这个过程中，访问位表示页面自上次访问以来是否被访问过。
如果页面被访问，其访问位将设置为 1；否则，访问位保持为 0。
Clock 算法使用这个信息来尝试近似 LRU 策略——即选择最近最少使用的页面进行替换。
通过这种方法，Clock 算法可以在较低的开销下实现合适的页面替换。
值得注意的是，虽然 Clock 算法尝试近似 LRU 策略，但它并不能完全等同于 LRU。
Clock 算法可能会产生较差的近似结果，尤其是在页面访问模式较为复杂时。
然而，由于其相对较低的实现成本，Clock 算法在许多操作系统中被用作默认的页面替换策略。
页面置换算法实验(内含完整代码)
实验二存储管理一、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、实验内容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、最佳淘汰算法（OPT）2、先进先出的算法（FIFO）3、最近最久未使用算法（LRU）4、简单时钟(钟表)算法（CLOCK）命中率＝１－页面失效次数／页地址流(序列)长度三、实验原理简述UNIX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、页帧（框）号、访问位、修改位、有效位、保护位等。
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。
四、算法描述本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。
即使用srand( )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出相应的命中率。
（1）通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。
指令的地址按下述原则生成：A：50%的指令是顺序执行的B：25%的指令是均匀分布在前地址部分C：25%的指令是均匀分布在后地址部分具体的实施方法是：A：在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点mB：顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令C：在前地址[0,m+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m’D：顺序执行一条指令，其地址为m’+1E：在后地址[m’+2，319]中随机选取一条指令并执行F：重复步骤A-E，直到320次指令（2）将指令序列变换为页地址流设：页面大小为1K；用户内存（页帧）容量为4页~32页；用户虚存容量为32K。
Clock-及改进-Clock置换算法实现知识分享
C l o c k-及改进-C l o c k置换算法实现操作系统课程设计报告学院：学生姓名:＿＿学号:题目：Clock 及改进 Clock置换算法实现指导教师:一、课程设计目的操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。
●进一步巩固和复习操作系统的基础知识。
●培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。
●提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。
●提高学生分析问题、解决问题以及综合利用 C 语言进行程序设计的能力。
二、课程设计内容与要求：模拟实现Clock及改进Clock置换算法，程序应按照Clock置换算法及改进Clock置换算法模拟实现页面的置换。
1．不同的功能使用不同的函数实现（模块化），对每个函数的功能和调用接口要注释清楚。
对程序其它部分也进行必要的注释。
2．对系统进行功能模块分析、画出总流程图和各模块流程图。
3．用户界面要求使用方便、简洁明了、美观大方、格式统一。
所有功能可以反复使用，最好使用菜单。
4．通过命令行相应选项能直接进入某个相应菜单选项的功能模块。
5．所有程序需调试通过三、算法及关键数据结构设计(1)Clock置换算法：当采用简单Clock算法是只需为每页设置一位访问位，再将内存中的所用页面都通过链接指针链接成一个循环队列。
当某页被访问时，其访问位被置1。
置换算法在选择一页淘汰时，只需检查页的访问位。
如果是0，就选择该页换出；若为1，则重新将他置0,暂不换出，而给该页第二次驻留内存的机会,在按照FIFO 算法检查下一个页面。
当检查到队列中的最后一个页面是，若其访问位仍为1，则再返回到队首去检查第一个页面。
（2）算法流程图（3）改进型Clock置换算法在将一个页面换出时，如果该页已被修改过，便须将该页重新写回到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它拷回磁盘。
在改进型Clock算法中，除须考虑页面的使用情况外，还须在增加一个因素，即置换代价，这样页面换出时，既要是未使用过的页面，又要是未被修改过的页面。
页面置换算法之Clock算法
页面置换算法之Clock算法1.前言缓冲池是数据库最终的概念，数据库可以将一部分数据页放在内存中形成缓冲池，当需要一个数据页时，首先检查内存中的缓冲池是否有这个页面，如果有则直接命中返回，没有则从磁盘中读取这一页，然后缓存到内存并返回。
但是内存的价值较高，一般来说服务器的内存总是小于磁盘大小的，而且内存不能完全分配给数据库作为缓冲池。
这就意味着数据库基本上无法将所有的数据都缓冲到内存中。
当缓冲池满后，如果还有新的页面要被缓冲到池中，就要设计一种页面置换的算法，将一个旧的页面替换成新的页面。
一般来说我们熟悉的算法有下面几种：下面逐一介绍各种算法。
2. 最佳置换算法如果被替换掉的页是以后再也不会使用的，那么这种算法无疑是最优秀的。
因为不管什么算法，替换掉的页也有可能再次被缓存，替换掉其它的页。
但是这种算法是无法实现的，我们不可能知道哪个页面以后也在不会被使用。
或者我们退一步，将这个算法改成被替换掉的页是以后很长一段时间都不会再次被使用的，那么这种算法无疑也是最优秀的。
但是还是会面对一个无法实现的问题，我们还是不知道哪些页面会在未来多长一段时间内不会被再次访问。
页面无法确认，时间也无法确定。
虽然这种算法无法被实现，但是可以作为一种度量，如果有一种算法其效率最接近OPT，那么这种算法无疑是优秀的算法。
3. 先进先出算法先进先出算法是一种很简单的算法，其基本思想是形成一个队列，最先入队的页面最先被逐出。
我们用示意图来模拟一下FIFO算法：我们的内存假设只能保存4个页面，此时的访问请求按照时间顺序是1->2->3->4->5，那么按照时间顺序，当访问到4号页面时队列正好填满，当要访问5号页面时，会将最先入队的1号页面逐出。
这种算法实现起来很简单，但是从实现上来看，性能和OPT算法差距最大。
因为被替换出去的页面很有可能是最常使用的页面，因此这个算法很少见出现在数据库缓冲池管理中的。
FIFO算法会出现一个叫做Belay异常的现象，就这个现象我们解释如下。
操作系统Clock页面置换算法流程图
替换指针前进一步，指向下一个页框。 (The next frame pointer advances.)
结束(End)
是(Yes)
incoming page number.)
否(No)
替换该页且访问位或使用位=1 (Just after to the use bit is equal to 1 with
incoming page number.)
访问位或使用位=0且替换指针前进一 步，指向下一个页框。
(Just after to the use bit is equal to 0 and next frame pointer advances.)
替换指针的当前位置页面访问位或使用位=0？ (Is the use bit equal to 0 for current position of next
frame pointer?)
直接装入被访问页且访问位或使用位=1
Hale Waihona Puke (Just after to the use bit is equal to 1 with
frame pointer?)
否(No)
否(No)
被访问页访问位或使用位=0？ (Is the use bit equal to 0 for page number?)
是(Yes)
是(Yes)
否(No)
被访问页访问位或使用位=1 (The use bit is equal to 1 for page number.)
操作系统 Clock页面置换算法流程图(Operating System Clock Page Replacement Algorithm Fig.)
开始(Begin)
巡回置换算法实验结论
巡回置换算法实验结论巡回置换算法是一种常见的页面置换算法，被广泛应用于操作系统中的虚拟存储管理中，用于优化页面的访问效率。
该算法以首次使用最远（Furthest In Use）的页面为置换对象，通过淘汰最长时间未被访问的页面，以提高整体访问效率。
在巡回置换算法的实验中，我们对比了三种不同的页面置换算法，分别是先进先出算法（FIFO）、最近最少使用算法（LRU）和巡回置换算法（CLOCK），通过模拟虚拟存储管理中的页面置换情况，观察和分析了三种算法的性能表现。
实验结果如下：首先，对于随机访问的情况（Random Access），我们发现巡回置换算法的性能要优于FIFO算法，但略逊于LRU算法。
这是因为巡回置换算法相较于FIFO算法，能够更好地应对随机性的访问模式，通过选择使用时间最长的页面进行置换，避免了过多未被访问的页面进入内存，降低了缺页率。
然而，与LRU算法相比，巡回置换算法的性能略有不足，因为LRU算法能够更准确地判断页面的使用频率，倾向于保留长时间内未使用的页面，同时淘汰不常使用的页面，因此在随机访问的场景下相对更为优秀。
其次，在局部性访问的情况下（Locality Access），我们发现巡回置换算法的性能相比FIFO算法和LRU算法，都有一定程度的提升。
这是因为局部性原理指出，在程序的执行中，会出现时间上的局部性和空间上的局部性。
巡回置换算法能够更好地利用时间上的局部性，保留使用时间更长的页面，从而提高命中率，减少了缺页次数。
与此相比，FIFO算法只根据页面的进入先后进行置换，无法有效地利用程序执行的局部性特征；而LRU算法需要维护页面的访问顺序，消耗较大的计算资源。
最后，在算法开销（Algorithm Overhead）方面，巡回置换算法的开销相对较低。
FIFO算法的开销主要集中在更新页面队列的操作，需要频繁地调整队列中页面的顺序；LRU算法的开销则在于维护每个页面的访问时间戳，需要不断地更新时间戳信息。
【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。
c++中用于页面置换的算法
c++中用于页面置换的算法
在C++ 中，常用的页面置换算法有以下几种：
1. 先进先出算法（FIFO）：该算法是最简单的页面置换算法，它总是选择最早进入内存的页面进行替换。
该算法的缺点是无法利用页面的访问模式，因此可能会出现“抖动”现象。
2. 最近最久未使用算法（LRU）：该算法根据页面最近被访问的时间来进行置换，即选择最近最久未使用的页面进行替换。
该算法需要记录每个页面最近的访问时间，因此需要额外的开销。
3. 时钟算法（Clock）：该算法是对FIFO 算法的改进，它使用一个指针指向内存中的页面，每次访问页面时，将该页面的访问位设置为1。
当需要进行页面置换时，从指针指向的页面开始扫描，如果该页面的访问位为0，则选择该页面进行替换；否则将该页面的访问位设置为0，并继续扫描。
该算法的优点是较好地利用了页面的访问模式，但需要额外的访问位开销。
4. 最不经常使用算法（LFU）：该算法根据页面被访问的频率来进行置换，即选择最不经常使用的页面进行替换。
该算法需要记录每个页面被访问的次数，因此需要额外的开销。
5. 最佳置换算法（OPT）：该算法是一种理论上的最优算法，它选择未来最长时间内不会被访问的页面进行替换。
由于需要预测未来的访问模式，因此该算法无法实现。
以上是常用的几种页面置换算法，每种算法都有其优缺点，需要根据具体情况进行选择。
Clock置换算法
Clock置换算法
A为访问位，B为修改位。
1.当A=0,M=0。
表⽰既没被访问，也没被修改。
是最佳淘汰页。
2.当A=0,M=1。
表⽰没访问但是修改了。
不是很好的淘汰页。
3.当A=1,M=0。
表⽰已访问，没有修改。
有可能再被访问。
4.当A=1,M=1。
访问且修改。
有可能再被访问。
⼀、先找A=0,M=0的。
并将遇到的第⼀个页⾯作为选中的淘汰页。
第⼀次扫描期间不改变访问位A。
⼆、第⼀步失败则A=0,M=1作为淘汰页⾯。
第⼆轮扫描期间把所有扫描过的页⾯访问位置0。
三、指针回到最初的位置，把所有访问位置0.然后重复第⼀步（找A=0，M=0）失败的话重复第⼆步（A=0，M=1）减少磁盘的I/O操作洗漱。
但是可能经过⼏轮扫描，即可以拆解为算法本⾝的开销有所增加。
clock页面置换算法例题详解(一)
clock页面置换算法例题详解(一)时钟页面置换算法例题引言•页面置换算法是操作系统中的重要概念之一，它用于管理计算机的内存空间，提高系统的效率和性能。
•时钟页面置换算法是一种常用的页面置换算法，本文将详细解释该算法，并给出一个例题的实现过程和步骤。
时钟页面置换算法概述•时钟页面置换算法也被称为最近未使用（LRU）页面置换算法的近似算法。
•该算法基于钟表的原理，维护一个类似于指针的数据结构，用于标记内存中的页面是否被访问。
•当需要置换页面时，算法会依次扫描指针指向的页面，判断其是否被访问过。
如果页面未被访问，则置换该页面，否则将其访问位重置为0。
•这样，算法可以根据页面的访问情况进行页面置换，提高系统的性能和效率。
时钟页面置换算法的实现步骤1.初始化时钟指针指向内存中的第一个页面。
2.当需要置换页面时，根据指针指向的页面的访问位进行判断。
3.如果访问位为0，则置换该页面，并将指针指向下一个页面。
4.如果访问位为1，则将访问位重置为0，并将指针指向下一个页面。
5.重复步骤2-4，直到找到一个访问位为0的页面进行置换。
时钟页面置换算法的例题假设系统中有5个页面，并且页面的访问情况如下表所示：页面 A B C D E访问位 1 0 1 0 1现在需要置换一个页面，请根据时钟页面置换算法进行置换。
1.初始化时钟指针指向页面A。
2.根据指针指向的页面A的访问位为1，将访问位重置为0，并将指针指向下一个页面B。
3.根据指针指向的页面B的访问位为0，将页面B置换，并将指针指向下一个页面C。
4.根据指针指向的页面C的访问位为1，将访问位重置为0，并将指针指向下一个页面D。
5.根据指针指向的页面D的访问位为0，将页面D置换，并将指针指向下一个页面E。
6.根据指针指向的页面E的访问位为1，将访问位重置为0，并将指针指向下一个页面A。
7.根据指针指向的页面A的访问位为0，将页面A置换。
根据以上步骤，最终置换的页面为页面B。
改进型clock置换算法的基本原理
大数据数据治理流程
改进型Clock置换算法是一种用于操作系统页面置换的算法，其基本原理是在经典的Clock置换算法基础上进行改进，以更好地适应不同的内存访问模式。
该算法维护一个环形链表，每个节点表示一个物理页面，链表中的节点按照页面在内存中的顺序排列。
每个节点还包含一个标志位（例如访问位），用于记录页面是否被访问过。
当发生缺页中断时，算法会从当前位置开始顺序扫描链表，查找一个合适的页面进行置换。
与经典的Clock算法不同的是，改进型Clock算法引入了两个指针：一个用于扫描页面的指针，另一个用于记录上一次选择的页面的指针。
算法的基本流程如下：
1. 初始化指针和标志位。
2. 当发生缺页中断时，从当前位置开始顺序扫描链表。
3. 对于每个节点：
如果节点的标志位为0，则选择该节点进行置换，并更新标志位。
如果节点的标志位为1，则将标志位设置为0，并移动指针到下一个节点。
如果遍历一圈后仍未找到可替换的页面，则选择上一次选择的页面进行置换。
4. 更新指针的位置和标志位，并将选择的页面从链表中移除。
5. 将新页面加载到内存中，并更新相应的数据结构。
改进型Clock置换算法的优点在于，在适应随机访问模式的同时，也能较好地处理顺序访问模式。
通过引入额外的指针和标志位，算法能够更加智能地选择被置换的页面，以提高整体的缺页率性能。
1。
操作系统实验报告（clock算法）
操作系统实验报告（clock算法）第一篇：操作系统实验报告(clock算法)实验四页面置换算法一、实验目的本实验主要对操作系统中请求分页式内存管理及其应用的一些关键算法进行模拟。
学生通过设计与实现Clock算法，能够加强对相应理论的理解，并对了解操作系统内部的基本处理原理与过程也有很多益处。
二、实验要求基本要求：描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。
1）初始化：输入作业可占用的总页框数，初始化置空。
2）输入请求序列：输入一个作业页号访问请求序列，依次占用相应页框，直至全部占用； 3）Clock算法：当页框全部占用后，对于后续新的页号访问请求，执行Clock算法，淘汰1个页面后装入新的页号。
4）显示当前分配淘汰序列：显示淘汰的页号序列。
描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。
三、实验内容1)基本原理时钟页面置换算法是把所有的页面都保存在一个类似钟面的环形链表中，一个表针指向最老的页面，如图所示。
当发生缺页中断时，算法首先检查表针指向的页面，如果它的R 位是0就淘汰该页面，并把新的页面插入这个位置，然后把表针前移一个位置；如果R位是1就清除R位并把表针前移一个位置，重复这个过程直到找到了一个R位为0的页面为止。
2)算法流程设计主函数流程: STEP1:输入分配的页框数，页面访问次数和要访问的页面号序列STEP2:内存页面初始化。
内存中页面的数据结构为单循环链表，含有页号值yehao和访问位值a。
开始时页号均为-1，访问位为0.STEP3：测试数据。
具体算法是依要访问的页面号，调用find()函数查找是否已经存在于内存中。
若存在，则修改其访问位为1.若不存在，触发缺页中断，调用tihuan()函数。
最后，打印当前内存状态。
如此循环直至测试串都访问完毕。
3)主要函数实现a)Makenode(double)函数：用于初始化一个节点。
b)Find（double）函数：依据输入的页号，查询内存中是否已存在此页面。
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操作系统课程设计报告学院：学生姓名:＿＿学号:题目：Clock 及改进 Clock置换算法实现指导教师:一、课程设计目的操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。
●进一步巩固和复习操作系统的基础知识。
●培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。
●提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。
●提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C 语言进行程序设计的能力。
二、课程设计内容与要求：模拟实现Clock及改进Clock置换算法，程序应按照Clock置换算法及改进Clock置换算法模拟实现页面的置换。
1．不同的功能使用不同的函数实现（模块化），对每个函数的功能和调用接口要注释清楚。
对程序其它部分也进行必要的注释。
2．对系统进行功能模块分析、画出总流程图和各模块流程图。
3．用户界面要求使用方便、简洁明了、美观大方、格式统一。
所有功能可以反复使用，最好使用菜单。
4．通过命令行相应选项能直接进入某个相应菜单选项的功能模块。
5．所有程序需调试通过三、算法及关键数据结构设计(1)Clock置换算法：当采用简单Clock算法是只需为每页设置一位访问位，再将内存中的所用页面都通过链接指针链接成一个循环队列。
当某页被访问时，其访问位被置1。
置换算法在选择一页淘汰时，只需检查页的访问位。
如果是0，就选择该页换出；若为1，则重新将他置0,暂不换出，而给该页第二次驻留内存的机会,在按照FIFO 算法检查下一个页面。
当检查到队列中的最后一个页面是，若其访问位仍为1，则再返回到队首去检查第一个页面。
（2）算法流程图（3）改进型Clock置换算法在将一个页面换出时，如果该页已被修改过，便须将该页重新写回到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它拷回磁盘。
在改进型Clock算法中，除须考虑页面的使用情况外，还须在增加一个因素，即置换代价，这样页面换出时，既要是未使用过的页面，又要是未被修改过的页面。
把同时满足这两个条件的页面作为首选淘汰的页面。
由访问位A和修改位M可以组合成下面四种类型的页面:1类（A=0，M=0）：表示该页最近既未被访问，又未被修改，是最佳淘汰页。
2类（A=0，M=0）：表示该页最近未被访问，但已被修改，并不是很好的淘汰页。
3类（A=1，M=0）：表示该页最近已被访问，但未被修改，该页有可能在被访问。
4类（A=1，M=1）：表示该页最近已被访问且被修改，该页可能再被访问。
，执行过程：① 从查寻指针当前位置起扫描内存分页循环队列，选择A=0且M=0的第一个页面淘汰；若未找到，转②② 开始第二轮扫描，选择A=0且M=1的第一个页面淘汰，同时将经过的所有页面访问位置0；若不能找到，转①四、程序代码分析（1）C lock置换算法代码实现void CLOCK(int num){int j;if(isInside(num)){cout<<"命中"<<endl;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;}elseif(count == A){lost++;for(j=0; j < A; ){if(state[j] == 0){break;}else{state[j] = 0;}j++;j = j %3;}Inside[j] = Page[num];state[j] = 1;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<end l;}else{Inside[count] = Page[num];count++;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<end l;}}（2）改进Clock置换算法实现void LCLOCK(int num){int j;if(isInside2(num)){cout<<"命中"<<endl;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;}elseif(count == A){lost++;j =whichpage();Inside[j] = Page[num];state2[j][0] = 1;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;}else{Inside[count] = Page[num];count++;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;}}五．程序截图运行截图：六．程序代码#include<iostream>#include<stdlib.h>using namespace std;#define M 2int const A = 4;//内存中存放的页面数int count = 0;int Inside[A];int const PageCount =10;//总的页面数int Page[PageCount];int insert = 0;//先到先出置换算法fcfo中表示当内存满的时候，新进入的页号放的位置int suiji = 0; //随机置换算法randchange 当内存满的时候，新进入的页号放的位置int state[A];//clock置换算法中，内存中的每个页面号对应的状态int state2[A][M];// 二维数组，第一行第一列为访问位，第一行的第二列为修改位double lost = 0.0;//检测页号是否在内存中bool isInside(int num){for(int i = 0; i < A; i++){if(Inside[i] == Page[num]){state[i] = 1;return true;}}return false;}//判断页面是否已经被修改bool change(){if((rand()%2+1) == 1 ){cout<<"该页面被修改"<<endl;return true;}elsereturn false;}//用于改进型clock置换算法，检测页号是否在内存中并把访问位和修改位置1bool isInside2(int num){for(int i = 0; i < A; i++){if(Inside[i] == Page[num]){if(change()){state2[i][0] = 1;state2[i][1] = 1;}else{state2[i][0] = 1;}return true;}}return false;//用于改进型clock置换算法，判断内存中第几个需要被置换int whichpage(){int j;for(j=0; j < A;j++){if(state2[j][0] == 0&&state2[j][1] == 0){return j;}}for(j=0; j < A;j++ ){if(state2[j][0] == 0&&state2[j][1] == 1){return j;}state2[j][0] = 0 ;}for(j=0; j < A;j++ ){state2[j][0] = 0 ;}return whichpage();}//简单Clock置换算法void CLOCK(int num){int j;if(isInside(num)){cout<<"命中"<<endl;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl; }elseif(count == A){lost++;for(j=0; j < A; ){if(state[j] == 0){break;}else{state[j] = 0;}j++;j = j %3;}Inside[j] = Page[num];state[j] = 1;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;}else{Inside[count] = Page[num];count++;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;}}//改进型clock置换算法void LCLOCK(int num){int j;if(isInside2(num)){cout<<"命中"<<endl;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;}elseif(count == A){lost++;j =whichpage();Inside[j] = Page[num];state2[j][0] = 1;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;}else{Inside[count] = Page[num];count++;for(int i=0 ; i <A; i++)cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;}}int main(){char ch ;cout<<"默认的页号为"<<endl;for(int i = 0; i < PageCount; i++){Page[i] =rand()%9 + 1;cout<<Page[i]<<" ";}cout<<endl;while(1){cout<<"------------1.Clock置换算法（CLOCK）-----"<<endl; cout<<"------------2.改进型Clock置换算法--------"<<endl; cout<<"------------0.退出-----------------------"<<endl;cout<<"-------------输入进行选择----------------"<<endl; cin>>ch;switch(ch){case '1':{lost = 0;count = 0;for(int m = 0; m < A; m++){state[m] = 0;}for(int j = 0; j < A; j++){Inside[j] = 0;}for(int i = 0; i < PageCount; i++){cout<<"读入Page["<<i<<"]="<<Page[i]<<endl;CLOCK(i);}cout<<"\n页面访问次数"<<PageCount<<"\n缺页中断次数"<<lost<<"\n缺页率"<<lost/(PageCount)<<"\n"<<endl;}break;case '2':{lost = 0;count = 0;for(int m = 0; m < A; m++){for(int n = 0; n < 2;n++)state2[m][n] = 0;}for(int j = 0; j < A; j++){Inside[j] = 0;}for(int i = 0; i < PageCount; i++){cout<<"读入Page["<<i<<"]="<<Page[i]<<endl;LCLOCK(i);}cout<<"\n页面访问次数"<<PageCount<<"\n缺页中断次数"<<lost<<"\n缺页率"<<lost/(PageCount)<<"\n"<<endl;}break;case '0':{exit(0);}break;}}return 0;}。