CLOCK时钟置换算法
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。
时钟置换算法CLOCK(答案参考)
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：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←41 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）×71 41。
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。
操作系统页面置换算法（C++实现）
操作系统页⾯置换算法（C++实现）1. 最佳（Optimal）置换算法1.1 算法原理 其选择淘汰的页⾯将是以后永不使⽤的，或许是在最长时间内不再被访问的页⾯。
采⽤最佳置换算法通常可以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界⾯中，哪⼀个页⾯是未来最长时间内不再被访问的，因⽽该算法是⽆法实现的，但可以利⽤它来评价其他算法。
现举例如下： 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。
访问页⾯70120304230321201701177722222720000400031133311缺页否√ √√√√√√√√1.2 实现代码函数1void Optimal(vector<int> PageOrder, vector<vector<int> > &Simulate, int &PageNum,int &LackNum, int m, int n){2 vector<bool> found(n,false); // 记录页⾯中是否存在3 vector<int> lump; // 物理块45for(int i = 0; i < n; found[PageOrder[i]] = true, i ++){6//物理块中不存在7if( !found[PageOrder[i]] ){8// 物理块未满时9if(lump.size() < m){10 lump.push_back(PageOrder[i]);11 }12// 物理块满需要置换13else{14int temp, max = 0;15for(int j = 0; j < lump.size(); j ++){16int count = i;17for(; count < n + 1; count ++)18if(PageOrder[count] == lump[j]) break;19if(count > max){20 max = count;temp = j; // 记录当前最远页⾯序号21 }22 }23 found[lump[temp]] = false;24 lump[temp] = PageOrder[i];25 }26for(int j = 0; j < lump.size(); j ++)27 Simulate[i].push_back(lump[j]);28 LackNum ++; //访问页⾯失败29 }30//物理块中存在31else32 PageNum ++; //访问页⾯成功33 }34 }2. 先进先出（FIFO）置换算法2.1 算法原理 是最简单的页⾯置换算法。
操作系统原理-时钟(CLOCK)置换算法
时钟(CLOCK)置换算法LRU算法的性能接近于OPT,但是实现起来比较困难，且开销大；FIFO算法实现简单，但性能差。
所以操作系统的设计者尝试了很多算法，试图用比较小的开销接近LRU的性能，这类算法都是CLOCK算法的变体。
简单的CLOCK算法是给每一帧关联一个附加位，称为使用位。
当某一页首次装入主存时，该帧的使用位设置为1;当该页随后再被访问到时，它的使用位也被置为1。
对于页替换算法，用于替换的候选帧集合看做一个循环缓冲区，并且有一个指针与之相关联。
当某一页被替换时，该指针被设置成指向缓冲区中的下一帧。
当需要替换一页时，操作系统扫描缓冲区，以查找使用位被置为0的一帧。
每当遇到一个使用位为1的帧时，操作系统就将该位重新置为0；如果在这个过程开始时，缓冲区中所有帧的使用位均为0，则选择遇到的第一个帧替换；如果所有帧的使用位均为1,则指针在缓冲区中完整地循环一周，把所有使用位都置为0，并且停留在最初的位置上，替换该帧中的页。
由于该算法循环地检查各页面的情况，故称为CLOCK算法，又称为最近未用(Not Recently Used, NRU)算法。
CLOCK算法的性能比较接近LRU，而通过增加使用的位数目，可以使得CLOCK算法更加高效。
在使用位的基础上再增加一个修改位，则得到改进型的CLOCK置换算法。
这样，每一帧都处于以下四种情况之一：1.最近未被访问，也未被修改(u=0, m=0)。
2.最近被访问，但未被修改(u=1, m=0)。
3.最近未被访问，但被修改(u=0, m=1)。
4.最近被访问，被修改(u=1, m=1)。
算法执行如下操作步骤：1.从指针的当前位置开始，扫描帧缓冲区。
在这次扫描过程中，对使用位不做任何修改。
选择遇到的第一个帧(u=0, m=0)用于替换。
2.如果第1)步失败，则重新扫描，查找(u=0, m=1)的帧。
选择遇到的第一个这样的帧用于替换。
在这个扫描过程中，对每个跳过的帧，把它的使用位设置成0。
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。
CLOCK时钟置换算法
青岛理工大学操作系统课程设计报告院（系）：计算机工程学院专业：软件工程学生姓名:＿＿班级：＿＿＿学号:题目：采用CLOCK置换算法仿真请求分页系统起迄日期:2012.7.6--2012.7.13 ＿＿＿＿设计地点:实验楼指导教师:2011—2012年度第2 学期完成日期: 2012 年7 月12 日一、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、课程设计内容与要求1、设计内容：用高级语言编写和调试一个内存分配程序，加深对内存分配算法的理解。
2、设计要求：1)实现请求分页存储管理方式的页面置换算法：CLOCK算法2)内存物理块数固定为15个，对多个作业采用可变分配全局置换的策略分配物理块3)作业数量与作业大小（10-20页）可在界面进行设置4)所有作业按RR算法进行调度，时间片长度为1秒5)可为每个作业随机产生引用的页面串，也可以人工输入引用的页面串，页面串长度50---100，要求必须包括作业所有的页面，可作为样例数据保存6)可读取样例数据（要求存放在外部文件中）进行作业数量、作业大小、页面串长度的初始化7)要求采用可视化界面，模拟内存分配和使用情况图，可在运行过程中随时暂停，查看当前内存物理块使用情况。
57、可能是最全的页面置换算法总结了
57、可能是最全的页⾯置换算法总结了1、最佳置换法(OPT)最佳置换算法(OPT，Optimal) :每次选择淘汰的页⾯将是以后永不使⽤，或者在最长时间内不再被访问的页⾯，这样可以保证最低的缺页率。
最佳置换算法可以保证最低的缺页率，但实际上，只有在进程执⾏的过程中才能知道接下来会访问到的是哪个页⾯。
操作系统⽆法提前预判页⾯访问序列。
因此，最佳置换算法是⽆法实现的2、先进先出置换算法(FIFO)先进先出置换算法(FIFO) :每次选择淘汰的页⾯是最早进⼊内存的页⾯实现⽅法:把调⼊内存的页⾯根据调⼊的先后顺序排成⼀个队列，需要换出页⾯时选择队头页⾯队列的最⼤长度取决于系统为进程分配了多少个内存块。
只有FIFO算法会产⽣Belady异常，⽽LRU和OPT算法永远不会出现Belady异常。
另外，FIFO算法虽然实现简单，但是该算法与进程实际运⾏时的规律不适应，因为先进⼊的页⾯也有可能最经常被访问。
因此，算法性能差。
FIFO的性能较差，因为较早调⼊的页往往是经常被访问的页，这些页在FIFO算法下被反复调⼊和调出，并且有Belady现象。
所谓Belady现象是指：采⽤FIFO算法时，如果对—个进程未分配它所要求的全部页⾯，有时就会出现分配的页⾯数增多但缺页率反⽽提⾼的异常现象。
3、最近最久未使⽤置换算法(LRU)最近最久未使⽤置换算法(LRU，least recently used) :每次淘汰的页⾯是最近最久未使⽤的页⾯实现⽅法:赋予每个页⾯对应的页表项中，⽤访问字段记录该页⾯⾃.上次被访问以来所经历的时间t(该算法的实现需要专门的硬件⽀持，虽然算法性能好，但是实现困难，开销⼤)。
当需要淘汰⼀个页⾯时，选择现有页⾯中t值最⼤的，即最近最久未使⽤的页⾯。
LRU性能较好，但需要寄存器和栈的硬件⽀持。
LRU是堆栈类算法，理论上可以证明，堆栈类算法不可能出现Belady异常。
在⼿动做题时，若需要淘汰页⾯，可以逆向检查此时在内存中的⼏个页⾯号。
计算机操作系统大题整理
四、应用题（每小题8分，共40分）1．在一单道批处理系统中，一组作业的提交时间和运行时间见下表所示。
作业提交时间运行时间1 8.0 1.02 8.5 0.53 9.0 0.24 9.1 0.1计算以下二种作业调度算法的平均周转时间T和平均带权周转时间W。
先来先服务调度算法。
（2）短作业优先调度算法。
2．考虑某个系统在某时刻的状态如下表所示。
Allocation Max AvailableＡＢＣＤＡＢＣＤ１５２０P0 ００１２００１２P1 １０００１７５０P2 １３５４２３５６P3 ００１４０６５６使用银行家算法回答下面的问题：（1）求Need矩阵。
（2）系统是否处于安全状态？如安全，请给出一个安全序列。
（3）如果进程P1发来一个请求（0，4，2，0），这个请求能否立刻被满足？如安全，请给出一个安全序列。
(2) 安全，安全序例为：P0，P2，P1，P3……（3分）（3）能立刻被满足，满足的安全序列为：P0，P2，P1，P3……（3分）3．桌子上有一只盘子，每次只能向其中放入一只水果。
爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放桔子，儿子专等吃盘子中的桔子，女儿专等吃盘子中的苹果。
只有盘子为空时，爸爸或妈妈就可向盘子中放一只水果；仅当盘子中有自己需要的水果时，儿子或女儿可以从盘子中取出。
用信号量机制解决该问题。
答:在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为l；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。
(2分)father(){ 。
while(1) { 。
P(S); 。
放苹果。
V(Sa); 。
}} 。
mather(){。
while(1) { 。
P(S); 。
放苹果。
V(So);。
}} 。
son(){ 。
while(1) { 。
P(So); 。
从盘中取出桔子; 。
V(S); 。
吃桔子; 。
｝。
} 。
daughter(){ 。
while(1) { 。
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。
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。
clock页面置换算法例题详解
clock页面置换算法例题详解Clock页面置换算法（也称为时钟置换算法或FIFO算法）是一种简单的页面置换算法，它总是选择当前最久未使用的页面进行置换。
下面是一个关于Clock页面置换算法的例题详解：假设有一个程序需要使用6个页面，分别为A、B、C、D、E和F，而且它需要使用4个内存块（也可以说是4个页面框）。
让我们跟随程序的执行，看看这个程序使用Clock页面置换算法时会发生什么。
1、初始状态：程序开始执行时，内存中没有任何页面。
2、第一次缺页中断：程序需要访问页面A，但内存中没有该页面。
于是，发生一次缺页中断。
现在内存中只有一个空闲的内存块，所以可以将页面A加载到内存中。
3、第二次缺页中断：程序需要访问页面B，但内存中没有该页面。
同样地，发生一次缺页中断。
此时内存中仍然只有一个空闲的内存块，所以可以将页面B加载到内存中。
4、第三次缺页中断：程序需要访问页面C，但内存中没有该页面。
再次发生一次缺页中断。
此时内存中仍然只有两个空闲的内存块，所以可以将页面C加载到内存中。
5、第四次缺页中断：程序需要访问页面D，但内存中没有该页面。
再次发生一次缺页中断。
此时内存中仍然只有三个空闲的内存块，所以可以将页面D加载到内存中。
6、第五次缺页中断：程序需要访问页面E，但内存中没有该页面。
再次发生一次缺页中断。
此时内存中仍然只有四个空闲的内存块，所以可以将页面E加载到内存中。
7、第六次缺页中断：程序需要访问页面F，但内存中没有该页面。
再次发生一次缺页中断。
此时内存中已经满了，不能再加载任何页面了。
此时需要使用Clock页面置换算法来决定哪个页面应该被置换出去。
在这个例子中，我们假设Clock页面置换算法的参数是k=2（即每次只淘汰两个最近最少使用的页面之一）。
首先，我们需要找到当前最久未使用的两个页面。
根据算法的规则，总是选择当前最久未使用的页面进行置换。
在这个例子中，我们可以选择A和B作为最久未使用的两个页面之一。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==clock置换算法篇一：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201X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。
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。
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，也称为基于时钟算法（Clock Algorithm），是一种经典的页面置换算法，适用于内存中采用循环队列的时钟数据结构。
算法流程如下：
1. 初始化一个循环队列，存放物理内存中的页框，将每个页框的使用位（也称为标志位或位R）初始化为0。
2. 当需要置换页面时，从队列的当前位置开始循环检查每个页框的使用位。
3. 如果某一帧的使用位为0，表示该页框没有被访问过，可以将其置换出去。
4. 如果某一帧的使用位为1，表示该页框被访问过，将其使用位设置为0，并将当前位置向后移动一位。
5. 重复步骤3和4，直到找到需要置换的页框。
6. 利用找到的空闲页框或置换出的页框，将新的页面加载到内存中。
简单clock页面置换算法的特点是使用一个循环队列来维护页面的访问顺序，当缺页中断发生时，可以快速找到一个可以替换的页面。
同时，通过使用使用位来判断页面是否被访问过，能够较好地反映页面的使用情况，提供一定程度的优化。
然而，由于该算法只关注了页面的使用位，没有考虑页面的访问时间等因素，因此在某些场景下可能会导致较高的页失效率。
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"。
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。