Optimal、FIFO、LRU调度算法
fifo算法和lru算法
fifo算法和lru算法FIFO算法和LRU算法是计算机领域中两种常用的置换算法,它们被广泛应用于操作系统和缓存管理中。
本文将详细介绍FIFO算法和LRU算法的原理、应用场景以及优缺点,并比较它们在不同场景下的性能表现。
一、FIFO算法FIFO算法(First-In-First-Out)是一种简单直观的置换算法,它根据页面调入内存的先后顺序,选择最早进入内存的页面进行置换。
具体而言,当系统需要为新的页面腾出空间时,FIFO算法会选择最早进入内存的页面进行替换,以此保证内存空间的有效利用。
FIFO算法的工作原理如下:1. 系统维护一个页面队列,用于记录页面进入内存的顺序。
2. 当新的页面需要调入内存时,系统将其加入页面队列的末尾。
3. 当页面置换发生时,FIFO算法选择队列中最早进入内存的页面进行替换,即选择队列中的第一个页面。
FIFO算法的优点是简单且易于实现,适用于实时应用场景和对页面访问顺序没有严格要求的场景。
然而,FIFO算法也存在一些缺点。
首先,它无法利用页面的访问频率信息进行优化,导致可能会把频繁被访问的页面置换出去。
其次,FIFO算法对于长时间保留在内存中的页面和短时间仅被访问一次的页面一视同仁,无法根据页面的使用模式进行智能调整。
二、LRU算法LRU算法(Least Recently Used)是一种基于页面访问模式的置换算法,它根据页面最近被访问的时间顺序,选择最长时间未被访问的页面进行置换。
具体而言,当系统需要为新的页面腾出空间时,LRU算法会选择最长时间未被访问的页面进行替换,以此提高缓存命中率。
LRU算法的工作原理如下:1. 系统维护一个页面访问历史链表,用于记录页面的访问顺序。
2. 当页面被访问时,系统将其移动到链表的末尾。
3. 当页面置换发生时,LRU算法选择链表中最早进入的页面进行替换,即选择链表中的第一个页面。
LRU算法的优点是能够较好地适应页面访问模式,并做出相应调整。
OPT、FIFO、LRU算法的实现
OPT、FIFO、LRU算法的实现⼀、实验⽬的1. 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。
2. 了解程序设计技术和内存泄露的原因⼆、实验内容模拟实现请求页式存储管理的⼏种基本页⾯置换算法最佳淘汰算法(OPT)先进先出的算法(FIFO)最近最久未使⽤算法(LRU)三、实验原理1. 虚拟存储系统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、页框号、访问位、修改位、有效位、保护位等。
2. 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。
最佳淘汰算法(OPT):选择永不使⽤或在未来最长时间内不再被访问的页⾯予以替换。
先进先出的算法(FIFO):选择在内存中驻留时间最久的页⾯予以替换。
最近最久未使⽤算法(LRU):选择过去最长时间未被访问的页⾯予以替换。
3. ⾸先⽤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。
【算法】页面置换算法FIFO、LRU和LFU的概述以及实现方式
【算法】页⾯置换算法FIFO、LRU和LFU的概述以及实现⽅式【算法】页⾯置换算法FIFO、LRU和LFU的概述以及实现⽅式页⾯置换算法,我们最常⽤的页⾯置换算法包括FIFO先来先服务,LRU最近最久未被使⽤,LFU最近最少被使⽤以及我们的时钟置换算法。
⼀、FIFO算法——先来先服务1、简述FIFO算法FIFO算法是我们⽐较简单的置换算法,就是先来先服务或者说是先进先出。
也就是说在进⾏页⾯置换的时候,最先来的那个会被最先置换出去。
先进⼊的指令先完成并引退,跟着才执⾏第⼆条指令。
2、FIFO算法的简单实现FIFO算法的简单实现:可以通过维护⼀个链表结构去存储当前调⼊的页⾯;将最先进⼊的页⾯维护在链表的最前,最后进⼊的页⾯维护在链表的最后;这样,当发⽣缺页中断时,需要进⾏置换的时候,淘汰表头的页⾯并将新调⼊的页⾯加到链表的尾部;当然除了链表以外我们还可以采⽤数组或者队列等来进⾏实现。
3、FIFO算法的特点(1)FIFO算法实现简单,易于理解易于编程。
FIFO算法实现简单,⽆须硬件⽀持,只需要⽤循环数组管理物理块即可。
(2)FIFO算法可能会出现Belady现象。
也就是在FIFO算法中,如果未分配够⼀个进程所要求的页⾯,有时就会出现分配的页⾯数增多,却也率反⽽增加Belady现象。
(3)FIFO算法可能会置换调重要的页⾯,其效率不⾼。
(4)在FIFO算法可能中会导致多次的页⾯置换。
当页⾯置换的时间⼤于所要操作的时间的时候,这时候其效率就会很低。
当其不停的进⾏页⾯置换的时候会出现⼤量的系统抖动现象。
⼆、LRU算法——最近最久未被使⽤1、简述LRU算法LRU算法是最近最久未被使⽤的⼀种置换算法。
也就是说LRU是向前查看。
在进⾏页⾯置换的时候,查找到当前最近最久未被使⽤的那个页⾯,将其剔除在内存中,并将新来的页⾯加载进来。
2、LRU算法的实现LRU的实现就相对于FIFO的实现复杂⼀点。
我们可以采⽤哈希映射和链表相结合。
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。
最佳页面置换算法
最佳页面置换算法(Optimal)(非常专业)评价一个算法的优劣,可通过在一个特定的存储访问序列(页面走向)上运行它,并计算缺页数量来实现。
1 先入先出法(FIFO)最简单的页面置换算法是先入先出(FIFO)法。
这种算法的实质是,总是选择在主存中停留时间最长(即最老)的一页置换,即先进入内存的页,先退出内存。
理由是:最早调入内存的页,其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。
建立一个FIFO队列,收容所有在内存中的页。
被置换页面总是在队列头上进行。
当一个页面被放入内存时,就把它插在队尾上。
这种算法只是在按线性顺序访问地址空间时才是理想的,否则效率不高。
因为那些常被访问的页,往往在主存中也停留得最久,结果它们因变“老”而不得不被置换出去。
FIFO的另一个缺点是,它有一种异常现象,即在增加存储块的情况下,反而使缺页中断率增加了。
当然,导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。
现在来看下4块的情况:0 1 2 3 2 1 3 2 5 2 3 6 2 1 4 2【解答】刚开始内存并没有这个作业,所以发生缺页中断一次。
作业的0号页进入内存。
(1次缺页中断)而页1又不在内存,又发生缺页中断一次。
作业页1进入内存。
(2次缺页中断) 页2不在内存,发生缺页中断。
页2进入内存。
(3次缺页中断)页3不在内存,发生缺页中断。
页3进入内存。
(4次缺页中断)接下来调入页2,页1,页3,页2。
由于都在内存中,并不发生缺页中断。
页5不在内存,发生缺页中断。
页5进入内存,页5置换页0。
(5次缺页中断) 接下来调入页2,页3。
由于都在内存中,并不发生缺页中断。
页6不在内存,发生缺页中断。
页6进入内存。
页6置换页1。
(6次缺页中断) 页2在内存,不发生缺页中断。
页1不在内存(在发生第6次缺页中断时被置换了),发生缺页中断。
页1进入内存,页2被置换。
(7次缺页中断)页4置换页3,页4进入内存。
(8次缺页中断)现在调入页2,但页2在发生第7次缺页中断时被置换掉了。
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。
概述fifo,opt,lru算法
概述fifo,opt,lru算法一、算法简介FIFO(FirstInFirstOut,先进先出)、OPT(OptimalPageReplacement)和LRU(LeastRecentlyUsed)算法是三种常见的页面替换算法,用于计算机中的虚拟内存管理。
这些算法在处理内存中数据块的替换时,需要考虑内存的容量、程序的需求以及数据的历史访问情况等因素。
二、算法原理1.FIFO算法:此算法将页面按照进入的顺序依次存放在内存中。
当有新的页面需要被加载时,如果内存中没有该页面,就需要从磁盘上加载。
当所有的页面都按照进入的顺序被加载完毕后,再按照同样的顺序将页面从内存中逐出,以腾出空间存放新的页面。
这种算法简单易行,但过于依赖页面的进入顺序,如果页面进入的顺序不合理,可能会导致频繁的页面替换。
2.OPT算法:此算法在每次需要加载新页面时,会根据一些准则(如最大错误率、最小错误率、最坏情况等)选择一个最优的页面进行替换。
相比于FIFO算法,OPT算法能更好地适应不同的页面访问情况,从而减少页面的替换频率。
然而,由于需要考虑到各种复杂的因素,OPT算法的实现难度相对较高。
3.LRU算法:此算法将最近最少使用的页面替换出内存,以腾出空间存放新的页面。
当有新的页面需要被加载时,如果内存中没有该页面,就需要从磁盘上加载。
而在加载完成后,会将该页面标记为最近最少使用的状态。
这种算法能够有效地提高内存的使用效率,减少页面的替换次数。
三、应用场景这三种算法在许多实际应用场景中都有应用,如操作系统中的虚拟内存管理、缓存系统等。
不同的应用场景可能需要不同的算法来满足特定的需求,如对于需要频繁访问的页面,可能更适合使用LRU算法;而对于访问模式较为固定的场景,可能更适合使用OPT算法。
四、总结FIFO、OPT和LRU算法是虚拟内存管理中常用的页面替换算法,它们各自具有不同的原理和应用场景。
在实际应用中,需要根据具体的需求和场景选择合适的算法,以实现最优的内存管理效果。
实验--编程实现请求分页存储管理页面Optimal、FIFO、LRU置换算法
for(int i=0;i<fS;i++){
if(((Couple)(i)).time<temp){
temp=((Couple)(i)).time;
index=i;
}
}
for(int i=0;i<fS;i++){
if(i!=index){
((Couple)(i)).time--;
for(int i=0;i<;i++){
"Frame size: "+frameSize[i]+"\n");
(frameSize[i]);
(frameSize[i]);
"Total errors found: "+errorCount);
"\n************************************\n");
(frameSize[i]);
(frameSize[i]);
"Total errors found: "+errorCount);
"\n************************************\n");
errorCount=0;
}
"----------------Using LRU----------------");
(new Couple(0));
}
}
public void LRUReplace(int fS){
boolean findThesame=false;
int pre=-1;alue==digitalArray[j]){
内存调度算法
内存调度算法内存调度算法是计算机操作系统中的一种重要机制,用于管理和优化系统中的内存使用。
它的目标是合理和有效地分配和回收系统中的内存资源,以提高系统性能和响应速度。
在计算机系统中,内存是一种有限的资源,不同进程或任务需要占用一定的内存空间来运行。
内存调度算法可以根据不同的策略将内存分配给不同的进程,并在需要时回收内存,以确保系统的正常运行。
常见的内存调度算法包括以下几种:1.先进先出(FIFO)调度算法FIFO是最简单的内存调度算法之一。
它根据进程请求内存的顺序进行分配,先到达的进程首先获得内存资源。
然而,FIFO算法存在一个问题,即如果一个进程一直占用内存而不释放,其他进程可能无法获得足够的内存。
因此,FIFO可能导致内存碎片问题。
2.最佳适应(Best-fit)调度算法最佳适应算法是一种基于内存分区的调度算法,它选择与进程大小最接近的空闲内存分区。
这可以最大程度地减少内存碎片,并提高内存空间的利用率。
但是,最佳适应算法需要对整个内存空间进行搜索,可能会增加开销。
3.最差适应(Worst-fit)调度算法最差适应算法与最佳适应算法类似,但它选择与进程大小最不匹配的空闲内存分区。
这意味着,分配给进程的内存空间可能比实际需要的要大,从而增加了内存碎片。
最差适应算法对于大型进程来说可能更有效,但可能会影响其他较小的进程。
4.循环首次适应(Round Robin First-fit)调度算法循环首次适应算法是一个综合了最佳适应和最差适应算法的调度算法。
它从内存的某个位置开始分配,然后沿着循环路径搜索空闲内存分区,直到找到合适大小的分区。
这种算法可以平衡内存利用率和内存碎片的问题,提高系统的整体性能。
5.页面替换算法在虚拟内存系统中,页面替换算法用于管理内存中的页面。
常见的页面替换算法包括最近最久未使用(LRU)、先进先出(FIFO)、最不常用(LFU)等。
这些算法根据页面的使用情况选择被替换出的页面,以减少缺页次数并提高系统的响应速度。
经典的调度算法
经典的调度算法经典的调度算法一直是计算机科学中的热门话题。
这些算法旨在有效地优化计算机操作的资源使用,从而使计算机更快、更有效地处理任务。
本文将对经典的调度算法进行详细介绍,阐述其实现方法和应用场景。
第一步:了解什么是调度算法在计算机科学中,调度算法指的是为了管理并优化多个任务的同时使用计算机资源而设计的算法。
这些算法旨在最大化计算机资源的利用率,同时尽可能地减轻CPU的负载。
它们可以帮助确保任务在合理的时间内得到快速且准确的处理。
第二步:介绍不同类型的调度算法现在,让我们了解一些最常见的调度算法类型。
1. 先来先服务调度算法(FIFO):这是最简单的调度算法之一。
在这种算法中,所有任务都按照它们提交的顺序依次执行。
它们将等待已完成的操作完成后才能以相同的顺序运行。
2. 最短作业优先调度算法(SJF):这种算法有助于优化作业的完成时间。
这个调度算法首先运行最短的作业,从而确保它们能够尽快完成。
这种算法通常在批处理任务中使用,它可以帮助确保任务可以在合理的时间内得到处理。
3. 时间片轮转调度算法:这种算法将CPU时间的使用权分配给每个任务一定的时间片。
在一个时间片结束后,CPU的使用权转移到另一个任务上。
这种算法可以确保所有的任务都有机会平均地使用计算机资源。
第三步:讨论不同调度算法的应用不同的调度算法在不同的场景下很有用。
例如:- 简单的FIFO算法通常在基于CPU资源的多媒体应用程序中使用,例如音频和视频播放器。
- SJF算法通常用于批量处理任务,例如后台文件处理或模拟。
- 时间片轮转算法则通常用于时分复用的系统中,例如多个用户同时登录的计算机系统。
总的来说,调度算法可以对计算机的性能和资源分配产生深远的影响。
在选择特定的算法时,需要考虑一系列因素,例如任务类型、系统负载和可用的资源。
通过了解各种调度算法,可以更轻松地选择最适合自己需求的算法,从而提高计算机系统的效率。
常用缓存淘汰算法(LFULRUARCFIFOMRU)介绍和实现
常用缓存淘汰算法(LFULRUARCFIFOMRU)介绍和实现缓存淘汰算法是指在缓存空间满时,选择哪些缓存数据应该被替换出去,以便为新的数据腾出空间。
常用的缓存淘汰算法包括LFU、LRU、ARC、FIFO和MRU。
下面将依次对这些算法进行介绍和实现。
1. LFU(Least Frequently Used,最近不经常使用):LFU算法是根据数据的历史访问频率进行淘汰的。
算法记录每个数据项被访问的次数,当缓存空间满时,选择访问次数最少的数据进行替换。
2. LRU(Least Recently Used,最近最少使用):LRU算法是根据数据的最近访问顺序进行淘汰的。
算法记录每个数据项被访问的时间戳,当缓存空间满时,选择最早被访问的数据进行替换。
3. ARC(Adaptive Replacement Cache,自适应替换缓存):ARC算法是结合了LFU和LRU的优点,根据最近访问的数据来进行替换。
算法维护两个LRU队列,一个用于访问频繁的数据,另一个用于访问冷门的数据。
当缓存空间满时,根据访问频率决定是替换访问频繁队列中的数据还是替换访问冷门队列中的数据。
4. FIFO(First In First Out,先进先出):FIFO算法是按照数据进入缓存的先后顺序进行淘汰的。
算法维护一个队列,存储数据进入缓存的顺序。
当缓存空间满时,选择最先进入缓存的数据进行替换。
5. MRU(Most Recently Used,最近被使用):MRU算法是根据数据的最近访问顺序进行淘汰的。
与LRU相反,MRU算法选择最近被访问的数据进行替换,即选择最近使用的数据。
以下是对每个算法的具体实现。
LFU算法实现:LFU算法需要维护一个数据项的访问次数统计表,并按照访问次数进行排序。
当缓存空间满时,替换访问次数最少的数据项。
LRU算法实现:LRU算法需要维护一个数据项的访问时间戳,并按照时间戳进行排序。
当缓存空间满时,替换最早被访问的数据项。
什么是OPT(Optimal)页面调度算法
什么是OPT(Optimal)页面调度算法
OPT(Optimal)页面调度算法是一种理论上的最佳页面调度算法,它基于未来的页面访问序列,选择在未来最长时间内不会被访问的页面进行置换。
其基本思想是找到最佳的置换策略,以最小化页面缺页率。
1. 预测未来页面访问序列:OPT算法需要预测未来的页面访问序列,这是实现OPT算法的难点之一。
通常可以通过统计历史访问序列的频率、利用机器学习算法或者模拟预测等方法来估计未来的页面访问情况。
2. 选择最佳置换页面:根据预测的未来页面访问序列,对于当前需要置换的页面,选择在未来最长时间内不会被访问的页面进行置换。
即选择离当前时间最远的未来访问页面进行置换。
3. 更新页面访问信息:在进行页面置换后,更新页面访问信息,包括页面的访问时间戳、访问频率等信息,以便下一次页面置换时使用。
OPT算法的优点是能够达到最佳的页面置换效果,最小化页面缺页率。
但是,由于需要准确预测未来的页面访问序列,实际中很难完全实现OPT算法。
因此,OPT算法主要用作理论分析的基准,实际系统中常采用近似算法如FIFO、LRU等来进行页面置换。
操作系统各种调度算法
操作系统各种调度算法⼀、批处理作业调度算法1.先来先服务调度算法First Come,First Served.(FCFS):就是按照各个作业进⼊系统的⾃然次序来调度作业。
这种调度算法的优点是实现简单,公平。
其缺点是没有考虑到系统中各种资源的综合使⽤情况,往往使短作业的⽤户不满意,因为短作业等待处理的时间可能⽐实际运⾏时间长得多。
2.短作业优先调度算法shortest job first(SPF): 就是优先调度并处理短作业,所谓短是指作业的运⾏时间短。
⽽在作业未投⼊运⾏时,并不能知道它实际的运⾏时间的长短,因此需要⽤户在提交作业时同时提交作业运⾏时间的估计值。
3.最⾼响应⽐优先算法Hightest response-radio next(HRN):FCFS可能造成短作业⽤户不满,SPF可能使得长作业⽤户不满,于是提出HRN,选择响应⽐最⾼的作业运⾏。
响应⽐=1+作业等待时间/作业处理时间。
4. 基于优先数调度算法Highest Possible Frequency(HPF):每⼀个作业规定⼀个表⽰该作业优先级别的整数,当需要将新的作业由输⼊井调⼊内存处理时,优先选择优先数最⾼的作业。
5.均衡调度算法,即多级队列调度算法基本概念:作业周转时间(Ti)=完成时间(Tei)-提交时间(Tsi)作业平均周转时间(T)=周转时间/作业个数作业带权周转时间(Wi)=周转时间/运⾏时间响应⽐=(等待时间+运⾏时间)/运⾏时间⼆、进程调度算法1.先进先出算法(FIFO):按照进程进⼊就绪队列的先后次序来选择。
即每当进⼊进程调度,总是把就绪队列的队⾸进程投⼊运⾏。
2. 时间⽚轮转算法Round Robin(RR):分时系统的⼀种调度算法。
轮转的基本思想是,将CPU的处理时间划分成⼀个个的时间⽚,就绪队列中的进程轮流运⾏⼀个时间⽚。
当时间⽚结束时,就强迫进程让出CPU,该进程进⼊就绪队列,等待下⼀次调度,同时,进程调度⼜去选择就绪队列中的⼀个进程,分配给它⼀个时间⽚,以投⼊运⾏。
计算机操作系统调度算法
计算机操作系统调度算法计算机操作系统将任务分成多个进程,并将它们分配给CPU 以便执行。
当多个进程在互相竞争CPU时,调度算法将帮助操作系统决定哪个进程将被运行。
调度算法可以提高系统的性能和响应速度,同时还能减少资源浪费。
1.先进先出(FIFO)调度算法先进先出调度算法是最简单的算法。
该算法按照每个进程进入系统的顺序依次分配CPU时间,并等待该进程完成后再运行下一个进程。
FIFO算法很容易实现,但是它的缺点是没有考虑进程的优先级和执行时间。
这意味着,长时间运行的进程可能会阻塞短时间运行的进程,并且平均等待时间也无法减少。
2.最短作业优先(SJF)调度算法最短作业优先调度算法是一个基于进程执行时间的预测算法。
该算法会优先运行预计执行时间最短的进程,因此平均等待时间会更短。
但该算法有一个问题:如果存在长时间运行的进程,那么它们可能永远无法运行,这会导致一些进程一直处于等待状态。
3.优先级调度算法优先级调度算法通过为每个进程分配不同的优先级,来确定哪个进程应该先运行。
预设的进程优先级可能基于进程的类型、缺陷、执行时间和操作系统要求等因素。
4.时间片轮转(RR)调度算法时间片轮转调度算法是一种基于时间分配CPU时间的算法。
该算法为每个进程分配一个小的时间片,如10ms或50ms,并按照时间片依次运行进程。
如果进程无法在一个时间片内完成,则进程被送到队列的末尾。
时间片轮转调度算法可以避免长时间运行的进程阻塞短时间运行的进程,并提高平均等待时间。
5.多级反馈队列(MFQ)调度算法多级反馈队列调度算法是一种结合了以上几种调度算法的算法。
它将进程分配到几个队列中,每个队列有不同的优先级和时间片。
优先级高,时间片较长的队列中,会先运行高优先级的进程。
如果进程超出了它被分配的时间,并在该队列中一直等待,进程会在等待时间超过设定时间限制后继续移动到更低优先级的队列。
总结不同的任务需要不同的调度算法。
例如,对于短时间运行的进程,SJF算法可能表现最好,而RR算法适用于需要等待时间短的任务。
opt页面调度算法
Opt页面调度算法1. 简介Opt页面调度算法是一种用于优化页面调度的算法。
页面调度是指操作系统中将内存中的页面(页面是内存中的最小单位)调入或调出物理内存的过程。
Opt算法通过分析页面未来的访问模式,选择最佳的页面替换策略,以提高系统的性能和效率。
2. 页面调度算法的背景在计算机系统中,内存是有限的资源,操作系统需要智能地管理内存,以便为应用程序提供足够的内存空间。
当内存中的页面不足时,操作系统需要选择哪些页面调入内存,哪些页面调出内存。
页面调度算法就是为了解决这个问题而设计的。
3. 页面调度算法的分类页面调度算法可以分为以下几种:3.1 FIFO算法FIFO(First In First Out)算法是最简单的页面调度算法之一。
它的原理是将最早进入内存的页面替换出去。
然而,FIFO算法存在一个问题,即它没有考虑页面的访问模式,可能会导致频繁访问的页面被替换出去,从而降低系统的性能。
3.2 LRU算法LRU(Least Recently Used)算法是一种基于页面访问时间的页面调度算法。
它的原理是将最近最少使用的页面替换出去。
LRU算法考虑了页面的访问模式,相对于FIFO算法,它能够更好地适应应用程序的访问特点,提高系统的性能。
3.3 Opt算法Opt(Optimal)算法是一种理论上最优的页面调度算法。
它的原理是通过分析页面未来的访问模式,选择最佳的页面替换策略。
Opt算法需要预先知道应用程序的访问模式,因此在实际应用中很难实现。
然而,Opt算法可以作为其他页面调度算法的性能参考。
4. Opt算法的实现Opt算法的实现步骤如下:4.1 收集页面访问模式数据为了实现Opt算法,需要预先知道应用程序的访问模式。
可以通过对应用程序的运行进行监测和分析,收集页面访问模式数据。
这些数据可以包括页面的访问频率、访问顺序等信息。
4.2 分析页面访问模式数据通过对页面访问模式数据的分析,可以得出页面的访问规律和趋势。
操作系统—页面置换算法实验报告
操作系统—页面置换算法实验报告本报告旨在介绍操作系统中的页面置换算法,包括实验的目的和背景以及页面置换算法的概念和作用。
本实验旨在描述实验环境以及所使用的页面置换算法,包括FIFO、LRU、OPT等。
同时,还会详细介绍实验步骤和设置的参数。
实验环境操作系统:Windows 10编程语言:C++开发环境:Visual。
2019页面置换算法FIFO(First-In-First-Out)算法:按照先进先出的原则置换页面,最早进入内存的页面会被置换出去。
LRU(Least Recently Used)算法:根据页面的使用情况,置换最长时间没有被访问过的页面。
OPT(Optimal)算法:理论上最优的页面置换算法,根据未来一段时间内页面的访问情况,选择最少使用的页面进行置换。
实验步骤创建一个模拟操作系统的C++程序。
设定内存大小、页面大小和页面数等参数。
实现FIFO算法,将其应用于模拟操作系统中的页面置换过程。
实现LRU算法,将其应用于页面置换过程。
实现OPT算法,将其应用于页面置换过程。
运行模拟程序,观察不同页面置换算法的效果。
分析比较不同算法的页面置换结果,评估其优缺点。
参数设置内存大小:512MB页面大小:4KB页面数:128以上是本次实验的实验设计,将通过创建模拟操作系统程序,实现FIFO、LRU和OPT等页面置换算法,并对其结果进行比较和评估。
本实验展示了页面置换算法的不同性能,并分析了各种算法的优缺点。
实验结果表明,不同的页面置换算法对系统性能有显著影响。
以下是对各种算法的性能分析:先进先出(FIFO)算法:该算法将最早进入内存的页面置换出去。
优点是简单易实现,缺点是无法适应程序的访问模式变化,容易产生"Belady异常"。
先进先出(FIFO)算法:该算法将最早进入内存的页面置换出去。
优点是简单易实现,缺点是无法适应程序的访问模式变化,容易产生"Belady异常"。
opt,fifo,lru算法例题置换次数
opt,fifo,lru算法例题置换次数以下是一个使用OPT、FIFO和LRU算法进行页面置换的例子:假设某程序的页面访问序列为1、2、3、4、5、2、3、1、2、3、4、5、1、2、3、4,并且开始执行时主存中没有页面,分配给该程序的物理块数是3。
1. 使用OPT(最佳置换算法)进行页面置换:第一次访问1,缺页,进入内存。
第二次访问2,缺页,进入内存。
第三次访问3,缺页,进入内存。
第四次访问4,缺页,进入内存。
第五次访问5,缺页,需要淘汰一个页面。
根据OPT算法,选择最长时间不会被访问的页面进行淘汰,即选择页面3进行淘汰。
第六次访问2,页面2在内存中,无需置换。
第七次访问3,页面3在内存中,无需置换。
第八次访问1,缺页,进入内存。
第九次访问2,页面2在内存中,无需置换。
第十次访问3,页面3在内存中,无需置换。
第十一次访问4,缺页,需要淘汰一个页面。
根据OPT算法,选择最长时间不会被访问的页面进行淘汰,即选择页面1进行淘汰。
第十二次访问5,缺页,需要淘汰一个页面。
根据OPT算法,选择最长时间不会被访问的页面进行淘汰,即选择页面4进行淘汰。
第十三次访问1,页面1在内存中,无需置换。
第十四次访问2,页面2在内存中,无需置换。
第十五次访问3,页面3在内存中,无需置换。
第十六次访问4,缺页,需要淘汰一个页面。
根据OPT算法,选择最长时间不会被访问的页面进行淘汰,即选择页面5进行淘汰。
总共进行了5次页面置换。
2. 使用FIFO(先进先出置换算法)进行页面置换:第一次访问1,缺页,进入内存。
第二次访问2,缺页,进入内存。
第三次访问3,缺页,进入内存。
第四次访问4,缺页,进入内存。
第五次访问5,缺页,需要淘汰一个页面。
根据FIFO算法,选择最早进入内存的页面进行淘汰,即选择页面3进行淘汰。
第六次访问2,页面2在内存中,无需置换。
第七次访问3,页面3在内存中,无需置换。
第八次访问1,缺页,进入内存。
第九次访问2,页面2在内存中,无需置换。
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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public void replacePage(Page NewPage) { if (VM.getCurrentEmptyIndex() != erPagesCount) { VM.getUserPages()[VM.getCurrentEmptyIndex()]=NewPage; VM.setCurrentEmptyIndex(VM.getCurrentEmptyIndex() + 1); } else { VM.getUserPages()[findUnusedPage(VM.getUserPages(), NewPage.getVisitTime())] = NewPage; } } private int findUnusedPage(Page[] Pages, int CurrentInstruction) { int[] Pos = new int[Pages.length]; Page page; for (int m = 0; m < Pages.length; m++) { Pos[m] = 0; page = Pages[m]; for (int n = CurrentInstruction; n < seq.getList().size(); n++) { if (page == VM.getPages()[Integer.parseInt(seq.getList().get(n).getName()) / Page.PAGE_SIZE]) { Pos[m]=n; break; } } }
2.指令序列变换成页地址流
设:页面大小为 1K; 用户虚存容量为 32K。 在用户虚存中,按每 1K 存放 10 条指令排列虚存地址,即 320 条指令在虚存中的存放方式为: 第 0 条—第 9 条指令为第 0 页(对应虚存地址为[0,9]) ; 第 10 条—第 19 条指令为第 1 页(对应虚存地址为[10,19]) ; 310 条—第 319 条指令为第 31 页(对应虚存地址为[310,319]) ; 按以上方式,用户指令可组成 32 页。
public void replacePage(Page NewPage)
{ if(VM.getCurrentEmptyIndex()!=erPagesCount) { VM.getUserPages()[VM.getCurrentEmptyIndex()]=NewPage; VM.setCurrentEmptyIndex(VM.getCurrentEmptyIndex() + 1); } else { VM.getUserPages()[findLRUPage(VM.getUserPages(), NewPage.getVisitTime())] = NewPage; } } private int findLRUPage(Page[] Pages, int CurrentInstruction) { Int[] Count = new int[Pages.length]; Page page; for (int m = 0; m < Pages.length; m++) { Count[m] = 0; page = Pages[m]; for (int n = 0; n < CurrentInstruction && n < seq.getList().size(); n++) { if (page == VM.getPages()[Integer.parseInt(seq.getList().get(n).getName()) / Page.PAGE_SIZE]) Count[m]++; } } return findMin(Count); } private int findMin(int[] Count) { int Min = Page.PAGE_SIZE * VirtualMemory.TOTAL_PAGE_COUNT; int Index = 0; for (int i = 0; i < Count.length; i++) { if (Count[i] < Min) {
Min = Count[i]; Index = i; } } return Index; }
}
(对实验结果进行相应分析,或总结实验的心得体会,并提出实验的改进意见) 【实验结果或总结】 实验结果或总结】
通过编写程序实现请求分页存储管理页面 Optimal、FIFO、LRU 调度算法,使我们掌握了虚拟存储管 理中有关缺页处理方法等内容,巩固有关虚拟存储管理的教学内容。也了解 Windows2000/XP 中内存管理 机制,掌握页式虚拟存储技术,同时也理解了内存分配原理,特别是以页面为单位的虚拟内存分配方法。 这次实验使我们在理论的基础上时间运用了我们所学的知识,提高了我们的动手能力. 指导教师签名: 年 月 日
return findMax(Pos); } private int findMax(int[] Count) { int Max = 0; int Index = 0; for (int i = 0; i < Count.length; i++) { if (Count[i] > Max) { Max = Count[i]; Index = i; } } return Index; } }
public LRU(int UserPagesCount, Sequence Seq, VirtualMemory VM) { super(UserPagesCount, Seq, VM); = "LRU"; } /** * Replace a page with the new one. * @param NewPage The page ready to be inserted.*/
b) FIFO 先进先出的算法: FIFO.java 源代码: package instructions.algorithm;import instructions.*; /** * The implementation of "First In First Out" algorithm. * @author DigitalSonic */ public class FIFO extends Algorithm { /** * Creates a new instance of FIFO */
if(VM.getCurrentEmptyIndex()!=erPagesCount) { VM.getUserPages()[VM.getCurrentEmptyIndex()]=NewPage; VM.setCurrentEmptyIndex(VM.getCurrentEmptyIndex() + 1); } else { VM.getUserPages()[findFIPage(VM.getUserPages())] = NewPage; } } private int findFIPage(Page[] Pages) { int Index = Page.PAGE_SIZE * VirtualMemory.TOTAL_PAGE_COUNT; i++) { if (Pages[i].getVisitTime() < Index) Index = i; } return Index; } } c) LRU 最近最少使用算法: LRU.java 源代码: package instructions.algorithm;import instructions.*; /** * The implementation of "Least Recently Used" algorithm. * @author DigitalSonic */ public class LRU extends Algorithm { /** * Creates a new instance of LRU */ for (int i = 0; i < Pages.length;
(含主要设计设备、器材、软件等) 【实验环境】 实验环境】
VC、VB、java 或 C 等编程语言
windows xp
(含原理图、流程图、关键代码,或实验过程中的记录、数据等) 【实验步骤、过程】 实验步骤、过程】 步骤
1.利用随机数产生一个指令序列,共 320 条指令。其地址按下述原则生成:
①50%的指令是顺序执行的; ②25%的指令是均匀分布在前地址部分; ③25%的指令是均匀分布在后地址部分;
湖南业大学信息科学技术学院
学 生 实 验 报 告
姓名: 汤黎波 年级专业班级 06 计教班 实验名称 日期 2008 年 11 月 25 日 实现请求 分页存 储管理页面
验证 设计 创新
成绩
课程名称
操作系统
Optimal、FIFO、LRU 调度算 实验类型 法
综合
【实验目的、要求】 实验目的、要求】 (1)通过编写程序实现请求分页存储管理页面 Optimal、FIFO、LRU 调度算法,使学生掌握虚拟存储管理 中有关缺页处理方法等内容,巩固有关虚拟存储管理的教学内容。 (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】 实验内容】 在 Windows XP、Windows 2000 等操作系统下,使用的 VC、VB、java 或 C 等编程语言,实现请求分 页存储管理页面 Optimal、FIFO、LRU 调度算法。
public FIFO(int UserPagesCount, Sequence Seq, VirtualMemory VM) { super(UserPagesCount, Seq, VM); = "FIFO"; } /** * Replace a page with the new one. public void replacePage(Page NewPage) { * @param NewPage The page ready to be inserted. */