页面置换算法模拟实验
实验5页面置换算法模拟实验ok
实验5 页面置换算法模拟实验一．实验目的1.进一步掌握虚拟存储器的实现方法。
2.掌握各种页面置换算法。
3.比较各种页面置换算法的优缺点。
二．实验内容模拟实现页面置换算法，步骤为：①使用产生随机数函数得到一个随机的数列，作为将要载入的页面序列。
②使用先进先出（FIFO）算法、最近最久未使用（LRU）置换算法和最佳（OPT）置换算法，列出所需淘汰的页面号序列。
③列出缺页中断次数。
三．参考源程序如下：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#define N 10#define B 4/*------------------------------------------------------------------------函数名：IsInBuf()，返回某个数X在不在缓冲Buf[],如在，返回位置，否则返回－1--------------------------------------------------------------------------*/int IsInBuf(int buf[],int x){int i,j=-1;for(i=0;i<B;i++){if(buf[i]==x){ j=i;break; }else if(buf[i]==-1){ buf[i]=x;j=i;break; } }return j;}/*------------------------------------------------------------------------函数名：oldest()，返回最近最久未使用的页面位置--------------------------------------------------------------------------*/int oldest(int f[]){int i,j=0,max=-1;for(i=0;i<B;i++){if(f[i]>max){ max=f[i]; j=i; }f[i]++; }return j;}/*------------------------------------------------------------------------函数名：oldest2()，返回未来最久未使用的页面位置--------------------------------------------------------------------------*/int oldest2(int list[],int buf[],int f[],int start){int i,j;for(i=0;i<B;i++){for(j=start;j<N;j++){ if(buf[i]==list[j]) break; }f[i]=j; }return oldest(f);}int main(void){int list[N];int buf[B],f[B],i,j ;int old=0;int change=0;srand((int)time(NULL)); /*生成一系列随机数并初始化环境*/for(i=0;i<B;i++) {buf[i]=f[i]=-1;}printf("\nThe Random List:\n");for(i=0;i<N;i++){ list[i]=(int)rand()%10; printf("%2d",list[i]); } printf("\nFIFO\n");/*显示FIFO淘汰的页面序列*/change=0;for(i=0;i<N;i++){j=IsInBuf(buf,list[i]);if(j==-1){printf("%2d",buf[old]);buf[old]=list[i];old=(old+1)%(int)B;change++;}else printf(" "); }printf("\n changes %2d\n",change); /*显示有多少个缺页中断*/printf("\nLRU\n");/*显示LRU淘汰的页面序列*/change=0;for(i=0;i<B;i++) {buf[i]=f[i]=-1;}for(i=0;i<N;i++){j=IsInBuf(buf,list[i]);old=oldest(f);if(j==-1){printf("%2d",buf[old]);buf[old]=list[i];f[old]=0;change++;}else{ f[j]=0; printf(" "); } }printf("\n changes %2d\n",change); /*显示有多少个缺页中断*/printf("\nOPT\n");/*显示OPT淘汰的页面序列*/change=0;for(i=0;i<B;i++) {buf[i]=f[i]=-1;}for(i=0;i<N;i++){j=IsInBuf(buf,list[i]);if(j==-1){old=oldest2(list,buf,f,i);printf("%2d",buf[old]);buf[old]=list[i];f[old]=0;change++; }else{ f[j]=0; printf(" "); } }printf("\n changes %2d\n",change); /*显示有多少个缺页中断*/ getch();return 0; }（假设当前随机产生的页面序列为：7 1 0 4 2 5 8 6 9 1)四.填表题(1).在一个请求分页存储管理系统中，一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数分别为4时，试计算采用先进先出淘汰算法时的缺页率(假设开始执行时主存中没有页面)，并将所得结果填表。
实验七 页面置换算法的模拟实现报告_川农
实验7页面置换算法的模拟实现三、实验内容与步骤1、定义相关数据#define InitPysiBlocks 4#define MaxPages 16：unsigned int PysicalBlocks[InitPysiBlocks] = { 0 };unsigned int PageSequence[30] = { 1,2,3,6,4,7,3,2,1,4,7,5,6,5,2,1};2、按照教材中FIFO、LRU算法描述进行算法设计unsigned FIFO(unsigned *py,unsigned *pg)unsigned LRU(unsigned *py,unsigned *pg)3、查看运行结果是否与手工计算一致。
四、实验材料的提交与成绩评定1.代码：#include<iostream>usingnamespace std;#define InitPysiBlocks 4#define MaxPages 16unsignedint PysicalBlocks[InitPysiBlocks] = { 0 };unsignedint PageSequence[30] = { 1,2,3,6,4,7,3,2,1,4,7,5,6,5,2,1 };//FIFO算法unsigned FIFO(unsigned *py, unsigned *pg){//初始化填满数据for (int i = 0; i <InitPysiBlocks; i++){py[i] = pg[i];}cout <<"FIFO置换过程如下："<< endl;cout <<py[0] <<" "<<py[1] <<" "<<py[2] <<" "<<py[3] << endl;//判断新获取数据进来的时间int time[4] = { 3,2,1,0 };//开始检测for (int i = 4; i <MaxPages; i++){for (int j = 0; j <InitPysiBlocks; j++){//如果新获取的已存在，直接输出if (py[0] == pg[i] || py[1] == pg[i] || py[2] == pg[i] || py[3] == pg[i]){cout <<py[0] <<" "<<py[1] <<" "<<py[2] <<" "<<py[3] << endl;break;}else{for (int k = 0; k < 4; k++){if (time[k] == 3){time[k] = 0;py[k] = pg[i];}else{time[k]++;}}cout <<py[0] <<" "<<py[1] <<" "<<py[2] <<" "<<py[3] << endl;break;}}}cout <<"置换结束"<< endl;return 0;}//LRU算法//LRU辅助函数:返回除某一排下标后数组中最大元素下标int Max(unsigned *py, int te){int max = 0;int index = -1;for (int i = 0; i <InitPysiBlocks; i++){if (i == te){continue;}else{if (py[i] > max){max = py[i];index = i;}else{continue;}}}return index;}unsigned LRU(unsigned *py, unsigned *pg){//初始化填满数据for (int i = 0; i <InitPysiBlocks; i++){py[i] = pg[i];}cout <<"LRU置换过程如下："<< endl;cout <<py[0] <<" "<<py[1] <<" "<<py[2] <<" "<<py[3] << endl;//判断新获取数据进来的时间unsigned time[4] = { 3,2,1,0 };//统计命中次数int count[4] = { 0 };//开始检测for (int i = InitPysiBlocks; i < 16; i++){for (int j = 0; j <InitPysiBlocks; j++){//如果新获取的已存在，直接输出,并将对应的命中变为1if (py[0] == pg[i] || py[1] == pg[i] || py[2] == pg[i] || py[3] == pg[i]){cout <<py[0] <<" "<<py[1] <<" "<<py[2] <<" "<<py[3] << endl;if (py[0] == pg[i]){count[0] = 1;}elseif (py[1] == pg[i]){count[1] = 1;}elseif (py[2] == pg[i]){count[2] = 1;}elseif (py[3] == pg[i]){count[3] = 1;}else{count[4] = { 0 };}break;}else{if (count[0] == 1){//返回数组中最大值int temp = Max(time, 0);py[temp] = pg[i];for (int k = 0; k <InitPysiBlocks; k++){time[k]++;}time[temp] = 0;count[0] = 0;}elseif (count[1] == 1){//返回数组中最大值int temp = Max(time, 1);py[temp] = pg[i];for (int k = 0; k <InitPysiBlocks; k++){time[k]++;}time[temp] = 0;count[1] = 0;}elseif (count[2] == 1){//返回数组中最大值int temp = Max(time, 2);py[temp] = pg[i];for (int k = 0; k <InitPysiBlocks; k++){time[k]++;}time[temp] = 0;count[2] = 0;}elseif (count[3] == 1){//返回数组中最大值int temp = Max(time, 3);py[temp] = pg[i];for (int k = 0; k <InitPysiBlocks; k++){time[k]++;}time[temp] = 0;count[3] = 0;}else{//返回数组中最大值int temp = Max(time, -1);py[temp] = pg[i];for (int k = 0; k <InitPysiBlocks; k++){time[k]++;}time[temp] = 0;}cout <<py[0] <<" "<<py[1] <<" "<<py[2] <<" "<<py[3] << endl;break;}}}cout <<"置换结束"<< endl;return 0;}int main(){FIFO(PysicalBlocks, PageSequence);LRU(PysicalBlocks, PageSequence);return 0;}2.运行截图：运行结果与手工计算结果一致。
页面置换算法实验报告_4
页面置换算法实验报告院系:****************学院班级:***********姓名:***学号:************一、实验题目: 页面置换算法二. 实验目的：1.用C语言编写OPT、FIFO、LRU三种置换算法。
2.熟悉内存分页管理策略。
3.了解页面置换的算法。
4.掌握一般常用的调度算法。
5.根据方案使算法得以模拟实现。
6.锻炼知识的运用能力和实践能力。
三. 实验内容及要求:设计一个虚拟存储区和内存工作区, 编程序演示下述算法的具体实现过程, 并计算访问命中率:要求设计主界面以灵活选择某算法, 且以下算法都要实现1) 最佳置换算法(OPT): 将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换出。
2) 先进先出算法(FIFO)：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。
3) 最近最久未使用算法(LRU): 淘汰最近最久未被使用的页面。
四、实验结果初始化结果1, 先进先出（FIFO）算法实验结果:2, 最近最久未使用（LRU）算法实验结果: 3, 最佳使用法（OPT）实验结果:五、实验总结选择置换算法, 先输入所有页面号, 为系统分配物理块, 依次进行置换:OPT基本思想:是用一维数组page[]存储页面号序列, memery[]是存储装入物理块中的页面。
数组next[]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。
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。
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[]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。
LRU基本思想:是用一维数组page[]存储页面号序列, memery[]是存储装入物理块中的页面。
页面置换算法实验
页面置换算法模拟实现一．实验目的●设计和实现最佳置换算法、先进先出置换算法、最近最久未使用置换算法、页面缓冲置换算法●通过页面访问序列随机发生器实现对上述算法的测试及性能比较二．实验原理在内存运行过程中，若其所要访问的页面不在内存而需要把他们调入内存，但内存已经没有空闲空间时，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。
但应将那个页面调出，需根据一定的算法来确定。
通常，把选择换出页面的算法成为页面置换算法。
置换算法的好坏，将直接影响到系统的性能。
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置换出，或者把那些在较长时间内不会在访问的页面调出。
目前存在着许多种置换算法（如FIFO，OPT，LRU，PBA），他们都试图更接近理论上的目标。
三．实验内容课题细化要求1)模拟的虚拟内存的地址为16位，页面大小为1K2)模拟的物理内存有32K，初始装入一个进程时分配给一个进程16K3)采用从一个文件中读入内容到模拟的内存区的方法来模拟装入进程的一个页面的过程。
4)页表用整数数组或结构数组来表示5)页面访问序列串是一个整数序列，整数的取值范围为0到N - 1。
页面访问序列串中的每个元素p表示对页面p的一次访问性能测评测试不同的页面访问序列及不同的虚拟内存尺寸，并回答以下问题（同时请给出在给定页面访问序列的情况下，发生页面置换次数的平均值）1．FIFO算法是否比随机置换算法优越？2．LRU算法比FIFO 算法优越多少？3．LRU算法和Optimal算法有何差距？四．实验过程实验所需要的页面访问序列由符合局部访问特性的随机生成算法生成，具体算法在程序源代码中有介绍。
得到页面访问序列，各个置换算法根据这个序列将页面调入内存，直至所有页面都已访问完。
所有页面置换算法用相同的访问序列，便于比较各自的算法优劣。
算法优劣的比较标准是缺页率，即缺页中断次数/页面访问次数，由于页面访问次数一样，故比较缺页中断次数即可。
《操作系统》实验五：页面置换算法模拟
实验五. 请求页式存储管理的模拟[实验内容]:熟悉虚拟存储管理的各种页面置换算法，并编写模拟程序实现请求页式存储管理的页面置换算法----最近最久未使用算法（LRU），要求在每次产生置换时显示页面分配状态和缺页率。
[实验要求]：1、运行给出的实验程序，查看执行情况，进而分析算法的执行过程，在理解FIFO页面置换算法和最近最久未使用算法（LRU）置换算法后，给出最佳置换算法的模拟程序实现，并集成到参考程序中。
2、执行2个页面置换模拟程序，分析缺页率的情况。
最好页框数和访问序列长度可调节，在使用同一组访问序列数据的情况下，改变页框数并执行2个页面置换模拟程序，查看缺页率的变化。
3、在每次产生置换时要求显示分配状态和缺页率。
程序的地址访问序列通过随机数产生，要求具有足够的长度。
最好页框数和访问序列长度可调节。
实验的执行结果如下图所示（左下图为FIFO执行结果，右下图为LRU执行结果）：程序源代码： #include <libio.h> #include "windows.h" #include <conio.h>#include <stdlib.h>#include <fstream.h>#include <io.h>#include <string.h>#include <stdio.h>void initialize(); //初始化相关数据结构void createps(); //随机生成访问序列void displayinfo(); //显示当前状态及缺页情况void fifo(); //先进先出算法int findpage(); //查找页面是否在内存void lru(); //最近最久未使用算法int invalidcount = 0; // 缺页次数int vpoint; //页面访问指针int pageframe[10]; // 分配的页框int pagehistory[10]; //记录页框中数据的访问历史int rpoint; //页面替换指针int inpflag; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页struct PageInfo //页面信息结构{int serial[100]; // 模拟的最大访问页面数，实际控制在20以上int flag; // 标志位，0表示无页面访问数据int diseffect; // 缺页次数int total_pf; // 分配的页框数int total_pn; // 访问页面序列长度} pf_info;//////////////////////////////////////////////////////////////////////// //初始化相关数据结构void initialize(){int i,pf;inpflag=0; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页pf_info.diseffect =0; // 缺页次数pf_info.flag =0; // 标志位，0表示无页面访问数据printf("\n请输入要分配的页框数："); // 自定义分配的页框数scanf("%d",&pf);pf_info.total_pf =pf;for(i=0;i<100;i++) // 清空页面序列{pf_info.serial[i]=-1;}}///////////////////////////////////////////////////////////////////// 随机生成访问序列void createps(void ){int s,i,pn;initialize(); //初始化相关数据结构printf("\n请输入要随机生成访问序列的长度："); //自定义随机生成访问序列的长度scanf("%d",&pn);srand(rand()); //初始化随机数队列的"种子"s=((float) rand() / 32767) * 50 + pn; // 随机产生页面序列长度pf_info.total_pn = s;for(i=0;i<s;i++) //产生随机访问序列{pf_info.serial[i]=((float) rand() / 32767) * 16 ; //随机数的大小在0-15之间}}////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 显示当前状态及缺页情况void displayinfo(void){int i,n;if(vpoint==0){printf("\n=============页面访问序列=============\n");for(i=0; i<pf_info.total_pn; i++){printf("%4d",pf_info.serial[i]);if ((i+1) % 10 ==0) printf("\n"); //每行显示10个}printf("\n======================================\n"); }printf("访问%3d : 内存<",pf_info.serial[vpoint]);for(n=0;n<pf_info.total_pf;n++) // 页框信息{if (pageframe[n] >=0)printf("%3d",pageframe[n]);elseprintf(" ");}printf(" >");if(inpflag==1) //缺页标志，0为不缺页，1为缺页{printf(" ==>缺页");printf("缺页率%3.1f",(float)(pf_info.diseffect)*100.00/vpoint);}printf("\n");}//////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 查找页面是否在内存，1为在内存，0为不在即缺页int findpage(int page){int n;for(n=0;n<pf_info.total_pf;n++){pagehistory[n] ++; // 访问历史加1}for(n=0;n<pf_info.total_pf;n++){if (pageframe[n]==page ){inpflag=0 ; //inpflag缺页标志，0为不缺页，1为缺页pagehistory[n]=0; //置访问历史为0return 1;}}inpflag=1; //页面不存在，缺页return 0;}//////////////////////////////////////////////////////////////////////// // FIFO页面置换算法void fifo(void){int n,count,pstate;rpoint=0; // 页面替换指针初始化为0invalidcount = 0; // 缺页数初始化为0createps(); // 随机生成访问序列count=0; // 是否装满是所有的页框for(n=0;n<pf_info.total_pf;n++) // 清除页框信息{pageframe[n]=-1;}inpflag=0; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页for(vpoint=0;vpoint<pf_info.total_pn;vpoint++) // 执行算法{pstate=findpage(pf_info.serial[vpoint]); //查找页面是否在内存if(count<pf_info.total_pf) // 开始时不计算缺页{if(pstate==0) // 页不存在则装入页面{pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint];rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf;count++;}}else // 正常缺页置换{if(pstate==0) // 页不存在则置换页面{pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint];rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf;pf_info.diseffect++; // 缺页次数加1 }}Sleep(10);displayinfo(); // 显示当前状态} // 置换算法循环结束getch();return;}/////////////////////////////////////////////////////////////////// // LRU页面置换算法void lru(void){int n,count,pstate,max;rpoint=0; // 页面替换指针invalidcount = 0; // 缺页次数初始化为0createps(); // 随机生成访问序列count=0; // 是否装满所有的页框for(n=0;n<pf_info.total_pf;n++){pageframe[n]=-1; // 清除页框信息pagehistory[n]=0; // 清除页框历史}inpflag=0; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页for(vpoint=0;vpoint<pf_info.total_pn;vpoint++) // 执行算法{pstate=findpage(pf_info.serial[vpoint]); //查找页面是否在内存if(count<pf_info.total_pf) // 开始时不计算缺页{if(pstate==0) // 页不存在则装入页面{pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint]; //把要调入的页面放入一个空的页框里rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf;count++;}}else // 正常缺页置换{if(pstate==0)// 页不存在则置换页面{max=0;for(n=1;n<pf_info.total_pf;n++){if(pagehistory[n]>pagehistory[max]){max=n;}}rpoint=max;pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint];pagehistory[rpoint]=0;pf_info.diseffect++; // 缺页次数加1 }}Sleep(10);displayinfo(); // 显示当前状态} // 置换算法循环结束_getch();return;}/////////////////////最佳置换算法自己完成/////////////////////////////////////////////////////////////////// // 主函数int main(){char ch;system("cls") ;while ( true ){printf("*******************************************\n");printf(" 若要执行FIFO页面置算法请按1\n");printf(" 若要执行LRU 页面置算法请按2\n");printf(" 若要退出请按3\n") ;printf("*******************************************\n");printf( "Enter your choice (1 or 2 or 3): ");do{ //如果输入信息不正确，继续输入ch = (char)getch() ;}while(ch != '1' && ch != '2'&& ch != '3');printf("\n\n你按的是：%c ,现在为你执行对应操作。
页面置换算法模拟实验报告
if(block[i].timer >= block[pos].timer)
pos = i;//找到应予置换页面，返回BLOCK中位置
return pos;
}
void PRA::display(void)
{
for(int i=0; i<Bsize; i++)
}
}
int PRA::findSpace(void)
{
for(int i=0; i<Bsize; i++)
if(block[i].content == -1)
return i;//找到空闲内存，返回BLOCK中位置
return -1;
}
int PRA::findExist(int curpage)
{
if(exist != -1)
{
cout<<"不缺页"<<endl;
}
else
{
space = findSpace();
if(space != -1)
{
block[space] = page[i];
display();
}
else
{
for(int k=0; k<Bsize; k++)
for(int j=i; j<Psize; j++)
int findReplace(void); //查找应予置换的页面
void display(void); //显示
void FIFO(void);//FIFO算法
实验五 请求页式存储管理中常用页面置换算法模拟
else { cout<<"---输入有误，物理块数请选择1-10的数---"<<endl<<"请输入分配的物理块数的大小:"; cin>>Nsize; } } break; case 2: cout<<"请输入分配的物理块数的大小: "; cin>>Nsize; while(1) { if(Nsize>0&&Nsize<=10) { Init(QString,Nsize); cout<<"页面号引用串: "; for(i=0;i<Psize;i++) { cout<<QString[i]<<" "; } cout<<endl; cout<<"LRU算法结果如下:"<<endl; LRU(Nsize); BlockClear(Nsize); cout<<"----------------------"<<endl; system("pause"); system("cls");
void BlockClear(int Nsize) {//块清除 for(int i=0; i<Nsize; i++) { block[i].yemian = -1; block[i].biaoji = 0; } } /*主程序*/ void main(void) { int i,select,Nsize,QString[Psize]={0}; while(select) { cout<<"页面号引用串: "; for(i=0;i<20;i++) { cout<<QString[i]<<" "; } cout<<endl; cout<<"+******************************+"<<endl; cout<<"+------------欢迎--------------+"<<endl; cout<<"+--------页面置换算法----------+"<<endl; cout<<"+-----选择<1>应用FIFO算法------+"<<endl; cout<<"+-----选择<2>应用LRU算法-------+"<<endl; cout<<"+-----选择<3>应用OPT算法-------+"<<endl; cout<<"+---选择<4>插入新的页面号引用串+"<<endl; cout<<"+-------选择<0>退出------------+"<<endl;
实验三页面置换算法模拟实验
计算机科学系实验报告书课程名：《操作系统》题目：虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验班级：学号：姓名：一、实验目的与要求1.目的：请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。
通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。
2.要求：本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。
其中虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。
要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。
程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较两种置换算法的稳定性。
二、实验说明1．设计中虚页和实页的表示本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。
在虚页结构中，pn代表虚页号，因为共10个虚页，所以pn的取值范围是0—9。
pfn代表实页号，当一虚页未装入实页时，此项值为-1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页的实页号pfn。
time项在FIFO算法中不使用，在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。
在实页结构中中，pn代表虚页号，表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。
pfn代表实页号，取值范围（0—n-1）由动态指派的实页数n所决定。
next是一个指向实页结构体的指针，用于多个实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第4点。
2．关于缺页次数的统计为计算命中率，需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。
为此，程序应设置一个计数器count，来统计虚页命中发生的次数。
每当所访问的虚页的pfn项值不为-1，表示此虚页已被装入某实页内，此虚页被命中，count加1。
最终命中率=count/20*100%。
3．LRU算法中“最近最久未用”页面的确定为了能找到“最近最久未用”的虚页面，程序中可引入一个时间计数器countime，每当要访问一个虚页面时，countime的值加1，然后将所要访问的虚页的time项值设置为增值后的当前countime值，表示该虚页的最后一次被访问时间。
操作系统实验报告_页面置换算法模拟
操作系统实验报告_页面置换算法模拟学生实验报告姓名: 年级专业班级学号成绩验证设计实验3 请求分页系统的页面实验类型课程名称实验名称操作系统综合创新置换算法【实验目的、要求】1.通过编程实现请求分页存储管理系统的Optimal、FIFO、LRU调度算法，使学生掌握计算机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知识。
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】在Windows XP或Windows 2000等操作系统环境下，使用VC、VB、Delphi、java或C等编程语言，实现请求分页存储管理系统的Optimal、FIFO、LRU调度算法。
【实验环境】(含主要设计设备、器材、软件等)计算机 C语言编程软件【实验步骤、过程】(含原理图、流程图、关键代码，或实验过程中的记录、数据等)1.启动计算机，运行C语言编程软件。
2.分析理解页面的几种基本算法的特点和原理，在纸上画出原理图。
3.编辑源程序，关键代码如下。
(1)先进先出页面置换算法。
#include<stdio.h>void main(){int i,n,t,k=3,a[100];scanf("%d",&n);for(i=0;i<n;i++)scanf("%d",&a[i]);for(i=3;i<n;i++)if(a[i]!=a[0]&&a[i]!=a[1]&&a[i]!=a[2]) //该页面在内存中，不需要置换。
{t=a[i];a[i]=a[k%3]; //通过对k值对3取余的值来确定需要置换的当前页面。
a[k%3]=t;k++; //仅当发生了页面置换时，k的值才发生改变。
printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}else{printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}}(2)最佳置换算法#include<stdio.h>void main(){int i,j,,n,a[100];int c1,c2,c3; // 标志该页面再次被访问时在引用串中的位置int p,k,r;printf("请输入页面数:\n");scanf("%d",&n);printf("请输入页面号引用串:\n");for(i=0;i<n;i++)scanf("%d",&a[i]);for(j=3;j<n;j++){if((a[j]!=a[0])&&(a[j]!=a[1])&&(a[j]!=a[2])) //页面在内存不发生置换～{for(p=j;p<n;p++)if(a[0]==a[p]){ c1=p;break; //跳出循环，直接置c1=n!} else c1=n; //标志该页面再次被访问时在引用串中的位置～若该页面不会再次被访问，则将c1置为最大n!for(k=j;k<n;k++)if(a[1]==a[k]){ c2=k;break; }elsec2=n;for(r=j;r<n;r++)if(a[2]==a[r]){ c3=r;break;}else c3=n; //通过比较c1,c2,c3的大小确定最长时间内不再访问的页面～if((c1>c2)&&(c1>c3)||(c1==c3)||(c1==c2)) //当前a[0]页面未来最长时间不再访问!{t=a[j];a[j]=a[0];a[0]=t; //把当前访问页面和最佳页面交换～printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}if((c2>c1)&&(c2>c3)||(c2==c3)) //当前a[1]页面未来最长时间不再访问!{t=a[j];a[j]=a[1];a[1]=t;printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}if((c3>c1)&&(c3>c2)) //当前a[2]页面未来最长时间不再访问!{t=a[j];a[j]=a[2];a[2]=t;printf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]); //输出置换后页框中的物理块组成～}}elseprintf("%d %d %d\n",a[0],a[1],a[2]);}}(3)LRU算法。
页面置换算法实验报告
页面置换算法实验报告页面置换算法实验报告一、引言在计算机操作系统中，页面置换算法是一种重要的内存管理策略。
当物理内存不足以容纳所有需要运行的进程时，操作系统需要根据一定的算法将部分页面从内存中换出，以便为新的页面腾出空间。
本实验旨在通过实际操作，对比不同的页面置换算法在不同场景下的性能表现。
二、实验背景在计算机系统中，每个进程都有自己的虚拟内存空间，而物理内存空间是有限的。
当进程需要访问某个页面时，如果该页面不在物理内存中，就会发生缺页中断，操作系统需要根据页面置换算法选择一个页面将其换出，然后将需要访问的页面换入。
常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）、时钟（Clock）等。
三、实验目的本实验旨在通过模拟不同的页面置换算法，比较它们在不同情况下的缺页率和效率。
通过实验结果，评估各个算法在不同场景下的优劣，为实际系统的内存管理提供参考。
四、实验设计与方法本实验选择了三种常见的页面置换算法进行比较：FIFO、LRU和Clock。
我们使用C++编程语言模拟了一个简单的内存管理系统，并通过产生不同的访存序列来模拟不同的场景。
实验中，我们设置了不同的物理内存大小，访存序列长度和页面大小，以模拟不同的系统环境。
五、实验结果与分析在实验中，我们分别测试了FIFO、LRU和Clock算法在不同的系统环境下的表现。
通过统计不同算法的缺页率和运行时间，得出以下结论：1. FIFO算法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进行置换。
实验结果表明，FIFO算法在缺页率方面表现一般，特别是在访存序列具有局部性的情况下，其性能明显下降。
这是因为FIFO算法无法区分不同页面的重要性，可能会将经常使用的页面换出，导致缺页率升高。
2. LRU算法LRU算法是一种基于页面访问时间的置换算法，它认为最近被访问的页面很可能在未来会被再次访问。
实验结果表明，LRU算法在缺页率方面表现较好，特别是在访存序列具有较强的局部性时，其性能明显优于FIFO算法。
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。
计算机操作系统页面置换算法模拟
《计算机操作系统》课外实践报告题目：页面置换算法模拟班级： 13级物联网工程一班姓名：王铎学号： 130911044指导老师: 王蕾设计时间: 2014.6一、实验目标：通过设计请求页面存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页面存储管理的页面置换算法。
二、实验要求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50%的指令是顺序执行的25%的指令是均匀分布在前地址部分25%的指令是均匀分布在地址部分。
2将指令序列换成为页地址流。
3计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。
（1）先进先出的算法 FIFO（2）最近最少使用算法 LRU（3）最近最不经常使用算法 NUR三．实践内容简要描述1、实践环境windows XP/7，visual C++ 6.02、算法思路与算法原理2.1、先进先出算法（FIFO）：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，只需要把一个进程已调入内存的页面，按先后次序连接成一个队列，并设置一个指针，成为替换指针，使它总是指向最老的页面。
2.2、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一段时间内最久没有使用过的页先淘汰。
该算法的出发点是，如果某页被访问了，则它可能马上还被访问。
或者反过来说，如果某页长时间未被访问，则它在最近一段时间不会被访问。
3概要设计3.1 总体设计框图4系统流程图图4.1详细设计框图图4.2为置换方法的流程图5代码分析结果5.1 数据结构int m, int need[],int n, result[10][20],int state[],int count1[];5.2 FIFO具体函数及设计实现FIFO流程图FIFO函数实现void FIFO(int m, int need[],int n) //m分配物理页面大小，n需要页面数组的最大值{int p=0; //当前请求的页面int del=0; //步数int count1[20];double count=0; //缺页数double que=0; //缺页率int result[10][20]; //结果表for(int i =0;i<=m;i++)for(int j=0;j<=n;j++){result[i][j]=-1;count1[j]=-1;}while(n>=p){int k=need[p];if(p>0){for(int i=0;i<=m;i++){result[i][p]=result[i][p-1];}}int f1=0;//首先看是否有空位置或者已经存在请求的页面for(int i =0;i<=m;i++){if(result[i][p]==-1){result[i][p]=k;f1=1;i=m+1;count1[p]=k;count=count+1;p=p+1;}else if(result[i][p]==k){f1=1;p=p+1;i=m+1;}}if(f1==1) continue;//这里发生替换result[del][p]=k;count1[p]=k;count=count+1;p=p+1;del=(del+1)%(m+1);}cout<<"*******************FIFO过程如下表************************"<<endl; for(int t3=0;t3<=n;t3++)//输出原来的页面cout<<need[t3]<<" ";cout<<endl;for(int t0 =0;t0<=m;t0++)//判断页表是否填满{for(int t1=0;t1<=n;t1++){if(result[t0][t1]!=-1)cout<<result[t0][t1]<<" ";else cout<<" "<<" ";}cout<<endl;}for(int j1=0;j1<=n;j1++)//对于缺页的打×，否则打√{if(count1[j1]!=-1)cout<<"×";else cout<<"√";}cout<<endl;que=count/(n+1);//统计缺页次数和缺页率cout<<"缺页次数为:"<<count<<endl;cout<<"缺页率"<<count<<"/"<<n+1<<"="<<que<<endl;cout<<"**************************************************"<<endl;}5.3LRU具体函数及设计实现LRU流程图LRU函数实现void LRU(int m, int need[],int n){m++;n++;int i, j, min, num = 1, k, flag;int state[10], count[20], hsive[10];int result[10][20];memset(state, 0, sizeof(state));//初始化内存空间，给三个数组分配内存memset(count, -1, sizeof(count));memset(hsive, -1, sizeof(hsive));memset(result, -1, sizeof(result));for(i = 0; i < n; i++)//将need数组值赋给resultresult[0][i] = need[i];cout<<"*****************LRU过程如下表*********************"<<endl;for(i = 0; i < n; i++){flag = 0;//标志位，如果页面和页表内的熄灯则赋值for(j = 1; j < num; j++){if(result[0][i] == hsive[j]){flag = 1;state[j] = -1;break;}}if(flag == 0)//替换{if(num <= m)hsive[num] = result[0][i];else{min = -1;for(j = 1; j <= m; j++){if(state[j] > min){k = j;min = state[j];}}hsive[k] = result[0][i];state[k] = -1;}count[i] = 1;num++;}for(j = 1; j <= m; j++){result[j][i] = hsive[j];state[j]++;}}for(j = 0; j <= m; j++)//输入个页面替换情况{for(i = 0; i < n; i++){if(result[j][i] == -1)cout << " ";elsecout << result[j][i] << " ";}cout << endl;}for(i = 0; i < n; i++){if(count[i] != -1)cout<<"×";elsecout<<"√";}cout << endl;//统计各页面缺页次数和缺页率cout << "缺页次数为:" << num - 1 << endl;cout << "缺页率" << num - 1 << "/"<<n << "=" << double(num - 1) / n <<endl;cout<<"**************************************************"<<endl; }主方法int main(){cout<<" *********************************************"<<endl;cout<<" * 页式存储管理*"<<endl;cout<<" ********************************************* "<<endl;int m;int n=0;int choose=2;int need[20];char flag;while(1){cout<<"指定内存分配页面数:";while (flag<'0'||flag>'9'){cin>>flag;}m=flag-'0'-1;flag=' ';cout<<"请选择页面序列产生方式:"<<endl;cout<<" (0)手动输入"<<endl;cout<<" (1)随机产生"<<endl;while (flag<'0'||flag>'1'){cin>>flag;}choose =flag-'0';flag=' ';if(choose==0){cout<<"输入页面走向！以s结尾"<<endl;while(1){while ((flag<'0'||flag>'9')&&flag!='s'){cin>>flag;}if(flag=='s') break;need[n]=flag-'0';flag=' ';n=n+1;}flag=' ';n=n-1;}else {cout<<"随机产生的页面个数:";cin>>n;n=n-1;for(int i=0;i<=n;i++){need[i]=rand()%10;}}system("cls");cout<<"选择页面置换算法:"<<endl;cout<<"0-FIFO 1-LRU"<<endl;while (flag<'0'||flag>'1'){cin>>flag;}choose =flag-'0';flag=' ';if(choose==0){FIFO(m, need,n);}else {LRU(m, need,n);}cout<<"输入Y/y可以看另外一种置换算法的执行过程"<<endl;cin>>flag;if(flag=='Y'||flag=='y'){system("cls");if(choose==0) LRU(m, need,n);else FIFO(m, need,n);}else flag=' ';cout<<"输入N/n退出否则输入任意键继续"<<endl;cin>>flag;if(flag=='N'||flag=='n') break;else{system("cls");flag=' ';}}return 0;}5.4调用关系图6测试6.1进入界面及产生页面走向运行结果如下图6.1 进入管理界面图6.2产生页面走向6.2FIFO算法及查看结果图6.3选择FIFO算法结果6.3LRU算法及查看结果图6.4选择LRU结果6.4继续进入主界面及产生页面走向图6.5按y继续回到主界面设置页面为46.5调度算法及结果图6.6选择LRU算法结果图6.7选择FIFO算法结果7 总结与体会通过这次实验，我基本了解了页面置换算法的基本设置与要求，懂得了先进先出算法（FIFO）、最近最久未使用页面置换算法（LRU）的基本编程及算法原理。
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。
操作系统实验页面置换算法实验
淮海工学院计算机科学系实验报告书课程名：《操作系统原理》题目：虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验班级：学号：姓名：一、实验目的与要求1.目的：请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。
通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。
2.要求：本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。
其中虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。
要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。
程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较两种置换算法的稳定性。
二、实验说明1．设计中虚页和实页的表示本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。
在虚页结构中，pn代表虚页号，因为共10个虚页，所以pn的取值范围是0—9。
pfn代表实页号，当一虚页未装入实页时，此项值为-1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页的实页号pfn。
time项在FIFO算法中不使用，在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。
在实页结构中中，pn代表虚页号，表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。
pfn代表实页号，取值范围（0—n-1）由动态指派的实页数n所决定。
next是一个指向实页结构体的指针，用于多个实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第4点。
2．关于缺页次数的统计为计算命中率，需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。
为此，程序应设置一个计数器count，来统计虚页命中发生的次数。
每当所访问的虚页的pfn项值不为-1，表示此虚页已被装入某实页内，此虚页被命中，count加1。
最终命中率=count/20*100%。
页面置换算法的模拟【实验报告】
实验三页面置换算法的模拟专业：信息管理与信息系统学号：2014******姓名：陈*实验日期：2016年12月23日一、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、实验要求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、先进先出的算法（FIFO）2、最近最久未使用算法（LRU）命中率＝１－页面失效次数／页地址流(序列)长度三、实验方法内容1.算法设计思路（流程图）2.算法中用到的数据结构（1）int serial[]，保存要执行的序列（2）int block[]，分配给该进程的物理块（3）int order[]，各页面进入内存的次序3.主要模块（函数名）（4）void print(int n,int numBlock),输出已在内存的页面,numBlock为物理块的个数（5）int isHave(int page，int numBlock),查找block数组，看内存中是否已存在page对应的页面（6）void FIFO(int numBlock)，FIFO算法,numBlock为物理块的个数（7）void replace(int num,int n)，用于LRU算法，当num页面已经在内存里面，则将其在order数组的位置换到最后（8）void LRU(int numBlock)，LRU算法,numBlock为物理块的个数（9）int main()，主函数三、实验结果1.执行结果（1）在有三个物理块的内存中执行FIFO算法的结果（2）在有三个物理块的内存中执行LRU算法的结果（3）在有四个物理块的内存中执行FIFO算法的结果（4）在有四个物理块的内存中执行LRU算法的结果2.结果分析（1）所获结果正确；（2）LRU算法的命中率高于FIFO算法，但实现比较难；五、实验总结（1）通过《页面置换算法的模拟》这个实验，加深了对页面置换和命中率、缺页率的理解；（2）更加了解了FIFO算法和LRU算法。
实验四+页面置换算法
页面置换算法模拟实验【实验目的】1 ）进一步掌握虚拟存储器的工作原理。
2）通过实验理解和掌握FIFO, LRU，OPT三种页面置换算法。
3）比较各种页面置换算法的优缺点。
【实验要求】1）认真阅读和掌握预备知识。
2）上机操作。
【预备知识】在采用请求分页机制的操作系统中，当运行一个进程的时侯，若所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一个页面调出到磁盘交换区。
选择调出哪个页面，由页面置换算法决定。
页面置换算法的好坏，直接影响着系统的性能。
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。
常见的页面置换算法有OPT （最佳置换算法），FIFO （先进先出算法）及LRU （最近最久未使用算法）。
一、OPT算法1. 原理简述1）在分配内存页面数（B）小于进程页面数（P）时，最先用到的B个页面依次放入内存；2）这时若需要处理新的页面，而当前分配的内存页面全部不空闲时，选择换出以后永远不再使用的页。
如没有这样的页面存在，则应选择下次访问距离现在最久的页换出，以空出内存来放置新调入的页面；3）以后如果有新页面需要调入，按“2）”之规则进行。
该算法能保证有最低的缺页率，所以称为最佳置换算法。
但是该算法仅仅是一种理想状况下的算法，因为在进程实际运行过程中，将来会执行到哪个页是不可预知的，所以无法选择该置换哪个页出去。
因此，本算法在实际中无法使用，只能作为一种标准来衡量其他算法的性能。
2. 图表描述假设某个进程在交换区被分为5个页面（P=5 ），分别以1，2，3，4，5表示。
在该进程运行过程中，处理机调用它们的顺序即页地址流为：而系统分配给该进程的内存空间只有 3 （B= 3 ）个页面，那么在使用OPT算法时，这3个页面的内存使用情况应该是：为了便于比较学习，例子和前面的一样。
在使用FIFO 算法时，这3个页面的内存使用523355 42(f)、FIFO 算法1. 原理简述1） 在分配内存页面数（B ）小于进程页面数（P ）时，最先用到的 B 个页面依次放入内 存； 2） 这时若需要处理新的页面，则从当前内存中的 B 个页面中选择调出最先进入的那个页（所以称为FIFO ）,然后放入新页面；3） 以后如果有新页面需要调入，按“ 2）”之规则进行。
页面置换算法模拟
实验四页面置换算法模拟（1）一、实验目的1、理解虚拟存储器概念。
2、掌握分页式存储管理地址转换和缺页中断。
二、实验内容与基本要求1、模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
2、用先进先出页面调度算法处理缺页中断。
三、实验报告内容1、分页式存储管理和先进先出页面调度算法原理。
a.分页式存储管理原理在存储器管理中，连续分配方式会形成许多“碎片”，虽然可通过“紧凑”方法将许多碎片拼接成可用的大块空间，但须为之付出很大开销。
如果允许将一个进程直接分散地装入到许多不相邻的分区中，则无须再进行“紧凑”。
基于这一思想而产生了离散分配方式。
如果离散分配的基本单位是页，则称为分页存储管理方式。
在分页存储管理方式中，如果不具备页面对换功能，则称为基本分页存储管理方式，或称为纯分页存储管理方式，它不具有支持实现虚拟存储器的功能，它要求把每个作业全部装入内存后方能运行。
请求式分页系统是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器功能，而增加了请求调页功能和页面置换功能。
b.先进先出页面调度算法原理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。
2、程序流程图。
3、程序及注释。
（完善程序：数据能动态的，少了越界错误的判断（页号小于页长，页内地址小于页的大小））#include<cstdio>#include<cstring>#define SizeOfPage 128#define SizeOfBlock 128#define M 4struct info//页表信息结构体{bool flag; //页标志，1表示该页已在主存，0表示该页不在主存long block;//块号long disk;//在磁盘上的位置bool dirty;//更新标志}pagelist[SizeOfPage];long po;//队列标记long P[M];//假设内存中最多允许M=4个页面void init_ex1() //内存空间初始化。
页面置换算法的模拟实现及命中率对比实验报告
页面置换算法的模拟实现及命中率对比实验报告一、问题描述课程设计目的（1）、通过请求页式管理方式中页面置换算法的模拟设计，了解虚拟存储术的特点，掌握请求页式存储管理中的页面置换算法。
（2）、课程设计内容模拟实现OPT（最佳置换）、FIFO和LRU算法，并计算命中率。
（3）、课程设计要求：a)首先用随机数生成函数产生“指令”序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，再计算不同算法下的命中率。
b)通过随机数产生一个指令序列，共产生400条。
其中50%的指令是顺序执行的（灵位50%就是非顺序），且25%的指令分布在前半部分地址空间，25%的指令分布在后半部分地址空间。
c)将指令地址流变换成页地址流d)循环运行，使用户内存容量从4到40,。
计算每个内存容量下不同页面置换算法的命中率。
二、概要设计1.程序的数据结构：#define total_instruction 100 /*指令流长*/#define M 100 /*实际页数*/#define N 5 序的主函数：int main(){Pro p[total_instruction];Pro *page=new Pro[N];char c;int t=0,i;float n=0;Input(p);do{for( i=0;i<N;i++)um=-1;page[i].time=2-i;}printf("系统产生的随机数为：");for(int e=0;e<M;e++)cout<<p[e].num<<" ";cout<<endl;i=0;cout<<"f:FIFO页面置换"<<endl; cout<<"l:LRU页面置换"<<endl;cout<<"o:OPT页面置换"<<endl;cout<<"按其它键结束"<<endl;cin>>c;if(c=='f')um,page)>=0)i++;um=p[i].num;print(page);t++;}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 命中率："<<1-n/total_instruction<<endl;}if(c=='l')um,page);if(t>=0)page[t].time=0;else{n++;t=Max(page);page[t].num=p[i].num;page[t].time=0;}for(int j=0;j<N;j++){if(j!=t)page[j].time++;}/*if(t==0){page[t+1].time++;page[t+2].time++;}if(t==1){page[2].time++;page[0].time++;}if(t==2){page[1].time++;page[0].time++;}*/if(k==-1) print(page);i++;}cout<<"缺页次数："<<n<<" 命中率："<<1-n/total_instruction<<endl;}if(c=='o')um,page)>=0)i++;else{if(page[N-1].num==-1){for(int g=0;g<N;g++)if(page[g].num==-1){page[g].num=p[i].num;i++;n++;print(page);break;}}else{int temp=-1,cn;for(t=0;t<N;t++){if(temp<Compfu(page,i,t,p)){temp=Compfu(page,i,t,p);cn=t;}}page[cn]=p[i];n++;print(page);i++;}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 命中率："<<1-n/total_instruction<<endl;}}while(c=='f'||c=='l'||c=='o');return 0;}三、详细设计程序代码如下：#include<>#include<iostream>#include<>#include<>using namespace std;#define total_instruction 100 /*指令流长*/#define M 100 /*实际页数*/#define N 5 um=a[i]/10;p[i].time = 0;}}void print(Pro *page1)um);um<<" ";cout<<endl;um)return i;return -1;}int Max(Pro *page1){Pro *page=new Pro[N];page=page1;int e=page[0].time,i=0;while(i<N)ime)e=page[i].time;i++;}for( i=0;i<N;i++)if(e==page[i].time)return i;return -1;}int Compfu(Pro *page1,int i,int t,Pro p[M]){Pro *page=new Pro[N];page=page1;int count=0;for(int j=i;j<M;j++){if(page[t].num==p[j].num )break; else count++;}return count;}int main(){Pro p[total_instruction];Pro *page=new Pro[N];char c;int t=0,i;float n=0;Input(p);do{for( i=0;i<N;i++)um=-1;page[i].time=2-i;}printf("系统产生的随机数为："); for(int e=0;e<M;e++)cout<<p[e].num<<" ";cout<<endl;i=0;cout<<"f:FIFO页面置换"<<endl;cout<<"l:LRU页面置换"<<endl;cout<<"o:OPT页面置换"<<endl;cout<<"按其它键结束"<<endl;cin>>c;if(c=='f')um,page)>=0)i++;um=p[i].num;print(page);t++;}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 命中率："<<1-n/total_instruction<<endl”}if(c=='l')um,page);if(t>=0)page[t].time=0;else{n++;t=Max(page);page[t].num=p[i].num;page[t].time=0;}for(int j=0;j<N;j++){if(j!=t)page[j].time++;}/*if(t==0){page[t+1].time++;page[t+2].time++;}if(t==1){page[2].time++;page[0].time++;}if(t==2){page[1].time++;page[0].time++;}*/if(k==-1) print(page);i++;}cout<<"缺页次数："<<n<<" 命中率："<<1-n/total_instruction<<endl;}if(c=='o')um,page)>=0)i++;else{if(page[N-1].num==-1){for(int g=0;g<N;g++)if(page[g].num==-1){page[g].num=p[i].num;i++;n++;print(page);break;}}else{int temp=-1,cn;for(t=0;t<N;t++){if(temp<Compfu(page,i,t,p)){temp=Compfu(page,i,t,p);cn=t;}}page[cn]=p[i];n++;print(page);i++;}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 命中率："<<1-n/total_instruction<<endl;}}while(c=='f'||c=='l'||c=='o');return 0;}四、调试与分析程序的主界面：这里测试用的数据是M=40，N=5，三种算法置换结果如以下的图：FIFO算法：LRU算法：OPT算法：多运行几次，产生不同的随机数组，查看对比结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
淮海工学院计算机科学系实验报告书课程名：《操作系统》题目：虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验班级：学号：姓名：一、实验目的与要求1.目的：请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。
通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。
2.要求：本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。
其中虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。
要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。
程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较两种置换算法的稳定性。
二、实验说明1．设计中虚页和实页的表示本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。
在虚页结构中，pn代表虚页号，因为共10个虚页，所以pn的取值范围是0—9。
pfn代表实页号，当一虚页未装入实页时，此项值为-1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页的实页号pfn。
time项在FIFO算法中不使用，在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。
在实页结构中中，pn代表虚页号，表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。
pfn代表实页号，取值范围（0—n-1）由动态指派的实页数n所决定。
next是一个指向实页结构体的指针，用于多个实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第4点。
2．关于缺页次数的统计为计算命中率，需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。
为此，程序应设置一个计数器count，来统计虚页命中发生的次数。
每当所访问的虚页的pfn项值不为-1，表示此虚页已被装入某实页内，此虚页被命中，count加1。
最终命中率=count/20*100%。
3．LRU算法中“最近最久未用”页面的确定为了能找到“最近最久未用”的虚页面，程序中可引入一个时间计数器countime，每当要访问一个虚页面时，countime的值加1，然后将所要访问的虚页的time项值设置为增值后的当前countime值，表示该虚页的最后一次被访问时间。
当LRU算法需要置换时，从所有已分配实页的虚页中找出time值为最小的虚页就是“最近最久未用”的虚页面，应该将它置换出去。
4．算法中实页的组织因为能分配的实页数n是在程序运行时由用户动态指派的，所以应使用链表组织动态产生的多个实页。
为了调度算法实现的方便，可以考虑引入free和busy两个链表：free链表用于组织未分配出去的实页，首指针为free_head，初始时n个实页都处于free链表中；busy链表用于组织已分配出去的实页，首指针为busy_head，尾指针为busy_tail，初始值都为null。
当所要访问的一个虚页不在实页中时，将产生缺页中断。
此时若free链表不为空，就取下链表首指针所指的实页，并分配给该虚页。
若free链表为空，则说明n个实页已全部分配出去，此时应进行页面置换：对于FIFO 算法要将busy_head 所指的实页从busy链表中取下，分配给该虚页，然后再将该实页插入到busy 链表尾部；对于LRU算法则要从所有已分配实页的虚页中找出time值为最小的虚页，将该虚页从装载它的那个实页中置换出去，并在该实页中装入当前正要访问的虚页。
三、程序流程图四、主要程序清单#include "iostream.h"#include "malloc.h"#include "stdio.h"#include "string.h"#include "stdlib.h"#include "time.h"#define random(x) (rand()%x)typedef struct Node//实页结构{int pn;//虚页号int pfn;//实页号struct Node *next;}LinkQueueNode;typedef struct{LinkQueueNode *front;LinkQueueNode *rear;}LinkQueue;int h;int InitQueue(LinkQueue *Q)//初始化队列{Q->front=(LinkQueueNode *)malloc(sizeof(LinkQueueNode));if(Q->front!=NULL){Q->rear=Q->front;Q->front->next=NULL;return 1;}else return 0;}int EnterQueue(LinkQueue *Q,int p1,int p2)//入队{LinkQueueNode *NewNode;NewNode=(LinkQueueNode *)malloc(sizeof(LinkQueueNode));if(NewNode!=NULL){NewNode->pn=p1;NewNode->pfn=p2;NewNode->next=NULL;Q->rear->next=NewNode;Q->rear=NewNode;return 1;}else return 0;}void DeleteQueue(LinkQueue *Q)//删除链表内容，为空{LinkQueueNode *n;while(Q->front!=Q->rear){n=Q->front->next;Q->front->next=n->next;if(Q->rear==n)Q->rear=Q->front;free(n);}}int DeleteQueue(LinkQueue *Q,int a[10][3])//出队{int x;LinkQueueNode *n;if(Q->front==Q->rear){}else{n=Q->front->next;Q->front->next=n->next;x=n->pfn;a[n->pn][1]=-1;if(Q->rear==n)Q->rear=Q->front;free(n);}return x;}LinkQueue* FIFO(LinkQueue *free,LinkQueue *busy,int r[],int a[10][3])//先进先出页面置换算法，返回busy链表{LinkQueueNode *s,*p;int b,count=0;//存储虚页号for(int x=0;x<h;x++)//对虚页访问{int q=0;s=busy->front;p=busy->front;b=r[x];//遍历busy链表，当链表中存在要访问的虚页时不置换退出，不存在时置换while(s->next!=NULL){s=s->next;if(s->pn==b){q=1;count++;break;}}if(q==0)//没有退出，则为不存在,若free链表存在空实页，则分配，否则Busy链表先队首出队，在把虚页信息节点排在队尾{if(free->front!=free->rear){a[b][1]=DeleteQueue(free,a);EnterQueue(busy,a[b][0],a[b][1]);}else{cout<<"被置换"<<busy->front->next->pn<<" "<<busy->front->next->pfn<<endl;a[b][1]=DeleteQueue(busy,a);//实页号赋值EnterQueue(busy,a[b][0],a[b][1]);//入队cout<<"置换"<<a[b][0]<<" "<<a[b][1]<<endl;}}cout<<"实页号虚页号"<<endl;while(p->next!=NULL)//输出实页虚页分配情况{p=p->next;cout<<p->pfn<<" "<<p->pn<<endl;}}cout<<"命中次数="<<count<<" 命中率="<<((float)count/h)*100<<"% 缺页率="<<((float)(20-count)/h)*100<<"%"<<endl;DeleteQueue(busy);//使busy链表内容为空return busy;}LinkQueue* LRU(LinkQueue *free,LinkQueue *busy,int r[],int a[10][3])//最近最久未使用置换算法，返回busy链表{LinkQueueNode *s,*p,*m;int b,count=0,counttime=0;//存储虚页号for(int x=0;x<h;x++)//对虚页访问{counttime++;int q=0;s=busy->front;p=busy->front;b=r[x];//遍历busy链表，当链表中存在要访问的虚页时不置换退出，不存在时置换while(s->next!=NULL){s=s->next;if(s->pn==b){q=1;a[b][2]=counttime;count++;break;}}if(q==0)//不存在,若free链表存在空实页，则分配，否则Busy链表先队首出队，在把虚页信息节点排在队尾{if(free->front!=free->rear){a[b][1]=DeleteQueue(free,a);EnterQueue(busy,a[b][0],a[b][1]);a[b][2]=counttime;}else{m=busy->front->next;s=busy->front;while(s->next!=NULL)//至少有两个结点{s=s->next;if(a[s->pn][2]>a[m->pn][2]){}//该实页号结点被置换else{m=s;}}a[m->pn][1]=-1;cout<<"被置换"<<a[m->pn][0]<<" "<<a[m->pn][1]<<" "<<a[m->pn][2]<<endl;m->pn=b;a[b][1]=m->pfn;a[b][2]=counttime;cout<<"置换"<<a[b][0]<<" "<<a[b][1]<<" "<<a[b][2]<<endl;}}cout<<"实页号虚页号"<<endl;while(p->next!=NULL)//输出实页虚页分配情况{p=p->next;cout<<p->pfn<<" "<<p->pn<<endl;}}cout<<"命中次数="<<count<<" 命中率="<<((float)count/h)*100<<"% 缺页率="<<((float)(20-count)/h)*100<<"%"<<endl;DeleteQueue(busy);//使busy链表内容为空return busy;}int r[20];//随机产生虚页访问顺序int main(){int m,n,i,j,y,x;inta[10][3]={{0,-1,0},{1,-1,0},{2,-1,0},{3,-1,0},{4,-1,0},{5,-1,0},{6,-1,0},{7,-1,0},{8,-1,0},{9,-1,0}};int b[10][3];cout<<"实页数：";cin>>n;//初始化链表free,busyLinkQueue* free,*busy;free=(LinkQueue *)malloc(sizeof(LinkQueue));busy=(LinkQueue *)malloc(sizeof(LinkQueue));InitQueue(busy);//10个虚页，包括虚页号、实页号、最近访问时间cout<<"1.先进先出 2.最近最久未使用 3.输入虚页访问顺序 4.重置实页数其它：退出（请先输入虚页访问顺序，此程序的虚页为10页，不可更改,序号为0~9）"<<endl<<"请输入选项：";cin>>m;while(m==1||m==2||m==3||m==4){switch(m){case 1:if(h!=0){cout<<"FIFO:"<<endl;for(i=0;i<10;i++)for(j=0;j<3;j++){b[i][j]=a[i][j];}InitQueue(free);for(y=0;y<n;y++)//将实页数装入free链表{EnterQueue(free,-1,y);}busy=FIFO(free,busy,r,b);//链表内容为空，所以不影响下一次使用}else{cout<<"先输入虚页访问顺序，即选项3"<<endl;}break;case 2:if(h!=0){cout<<"LRU:"<<endl;for(i=0;i<10;i++)for(j=0;j<3;j++){b[i][j]=a[i][j];}InitQueue(free);for(y=0;y<n;y++)//将实页数装入free链表{EnterQueue(free,-1,y);}busy=LRU(free,busy,r,b);}else{cout<<"先输入虚页访问顺序，即选项3"<<endl;}break;case 3:cout<<"访问虚页的次数:(最多为20次)";cin>>h;if(h>20){cout<<"超出设定次数！"<<endl;break;}cout<<h<<"次访问虚页顺序为:";cout<<"1.随机 2.手动 "<<endl<<"请输入选项：";cin>>m;switch(m){case 1:srand((int)time(0));for(x=0;x<h;x++){r[x]=random(10);cout<<r[x]<<" ";}break;case 2:for(x=0;x<h;x++){cin>>r[x];}break;default:cout<<"输入选项不正确，请重新输入:";cin>>m;break;}cout<<endl;break;case 4:cout<<"实页数：";cin>>n;break;default:break;}cout<<"请输入所选项：";cin>>m;}return 0;}五、程序运行结果实页数为3，采用得是手动输入方式实页数为3，采用的是随机生成方式六、实验体会已经是第三次写实验了，这三次都是用C++来编写的，其实每次的上机实验都能够很好对我们上课的理论知识进行巩固。