(完整版)页面置换算法C语言
操作系统课程设计-页面置换算法C语言
操作系统课程设计-页面置换算法C语言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、设计要求1、编写算法，实现页面置换算法FIFO、LRU；2、针对内存地址引用串，运行页面置换算法进行页面置换；3、算法所需的各种参数由输入产生（手工输入或者随机数产生）；4、输出内存驻留的页面集合，页错误次数以及页错误率；四．相关知识：1．虚拟存储器的引入：局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所访问的存储空间也局限于某个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。
2．虚拟存储器的定义：虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。
3．虚拟存储器的实现方式：分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式虚拟存储系统。
请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。
4．页面分配：平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。
按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。
考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。
5．页面置换算法：常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA等。
五、设计说明1、采用数组页面的页号2、FIFO算法，选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰；分配n个物理块给进程，运行时先把前n个不同页面一起装入内存，然后再从后面逐一比较，输出页面及页错误数和页错误率。
3、LRU算法，根据页面调入内存后的使用情况进行决策；同样分配n个物理块给进程，前n个不同页面一起装入内存，后面步骤与前一算法类似。
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：六．设计思想：OPT基本思想：是用一维数组page[pSIZE]存储页面号序列，memery[mSIZE]是存储装入物理块中的页面。
(完整word版)页面置换算法OPT+FIFO+LRU+clock
#include<iostream>#include<fstream>using namespace std;#define BlockSize 10#define PageSize 100int page[PageSize]; //页面数组存放页面int block[BlockSize]; //物理块数组int result[PageSize][BlockSize]; //存放页面和物理块二维数组int pSize = 0; //用户使用页面数int bSize = 0; //用户使用物理块数int blockFlag[BlockSize]; //用于LRU与最佳置换算法中，辅助判断该换出的页面int noPageCount = 0; //缺页次数//输入数据void inputData(){cout<<endl<<"请输入物理块数(1<=bSize<="<<BlockSize<<')'<<endl;cin>>bSize;cout<<"请输入页面数(1<=pSize<="<<PageSize<<')'<<endl;cin>>pSize;while(bSize<=0||bSize>BlockSize||pSize<=0||pSize>PageSize){//判断用户输入是否在范围内cout<<"输入范围错误，请重新输入："<<endl;cout<<"请输入物理块数(1<=F<="<<BlockSize<<')';cin>>bSize;cout<<endl<<"请输入页面数(1<=p<="<<PageSize<<')';cin>>pSize;}cout<<"请输入页面走向"<<endl;for(int i = 0;i <pSize;i++)cin>>page[i];}//初始化page数组void initPage(){for(int i = 0;i<PageSize;i++)page[i] = -1;}//初始化block与result数组void initBlockResult(){int i = 0;for(i = 0;i<BlockSize;i++)block[i] = -1;for(i = 0;i < PageSize;i++)for(int j = 0; j < BlockSize;j++)result[i][j] = -1;}//查找物理块中是否存在要调用的页面int Exist(int i){for(int j = 0;j < bSize;j++)if(block[j] == i)return j;return -1;}//显示结果void display(int noPageCount){for(int i =0 ;i < pSize;i++){cout<<" "<<page[i]<<" ";for(int j = 0;j < bSize;j++){if(result[i][j] == -1) break;else cout<<'['<<result[i][j]<<']'<<' ';}cout<<endl;}cout<<"____________________________________"<<endl;cout<<endl<<"缺页次数："<<noPageCount<<endl;cout<<"缺页率："<<((double)noPageCount/pSize)*100<<'%'<<endl;cout<<"===================================="<<endl;}//最佳置换算法OPTvoid OPT(){int i = 0,j = 0;int position = 0,noPageCount = 0;int pageFlag = 0,resultFlag = 0; //页面标记（下标）指向下一个页面,结果标记表示结果的行，即result数组的行标for(i = 0;i < BlockSize;i++)blockFlag[i] = 0;while(pageFlag < pSize){if(Exist(page[pageFlag]) != -1) //判断页面是否已经存在resultFlag++;else{if(position < bSize) //判断有无空闲物理块{ //若有则将页面放入空闲块block[position] = page[pageFlag];position++;noPageCount++;for(i = 0;i < position;i++)result[resultFlag][i] = block[i];resultFlag++;}else{for(i = 0;i < bSize;i++){for(j = pageFlag+1;j < pSize;j++){if(block[i] == page[j]){blockFlag[i] = j;break;}}if(j == pSize) blockFlag[i] = 999;}int optPos = 0,max = blockFlag[0];for(int i = 0;i < bSize;i++)if(max < blockFlag[i]){max = blockFlag[i];optPos = i;}block[optPos] = page[pageFlag];noPageCount++;for(i = 0;i < bSize;i++)result[resultFlag][i] = block[i];resultFlag++;}}pageFlag++;}cout<<endl<<"最佳置换算法:"<<endl;display(noPageCount);return;}//先进先出页面置换算法FIFOvoid FIFO(){int blockFlag = 0,pageFlag = 0,resultFlag = 0; //物理块标记，确定该换出的物理块下标int i = 0,j = 0,noPageCount = 0;int position = 0; //指示物理块，查找有无空闲while (pageFlag < pSize){if(Exist(page[pageFlag]) != -1)resultFlag++;else{if(position < bSize){block[position] = page[pageFlag];position++;noPageCount++;for(i = 0;i <= position;i++)result[resultFlag][i] = block[i];resultFlag++;}else{block[blockFlag] = page[pageFlag]; //blockFlag指示要换出的页面noPageCount++;for(i = 0;i < bSize;i++)result[resultFlag][i] = block[i];resultFlag++;blockFlag++;blockFlag = blockFlag % bSize;}}pageFlag++;}cout<<endl<<"先进先出页面置换算法FIFO:"<<endl;display(noPageCount);return;}//最近最久未用算法LRUvoid LRU(){int i = 0,noPageCount = 0;int pageFlag = 0,resultFlag = 0,position = 0;for(i = 0;i < BlockSize;i++) //初始化时间记录数组blockFlag[i] = 0;while(pageFlag < pSize){if(Exist(page[pageFlag]) != -1){ //判断页面是否已经在主存中resultFlag++;blockFlag[Exist(page[pageFlag])] = 0; //若在则将时间记录数组对应位置为0 }else{if(position < bSize){block[position] = page[pageFlag];blockFlag[position] = 0;position++;noPageCount++;for(i = 0;i <= position;i++)result[resultFlag][i] = block[i];resultFlag++;}else{int last = 0,min = blockFlag[0];for(int i = 0;i < bSize;i++)if(min < blockFlag[i]){min = blockFlag[i];last = i;}block[last] = page[pageFlag]; //置换最久未用页面blockFlag[last] = 0;noPageCount++;for(i = 0;i < bSize;i++)result[resultFlag][i] = block[i];resultFlag++;}}for(i = 0;i < bSize;i++)blockFlag[i]++;pageFlag++;}cout<<endl<<"最近最久未用算法LRU:"<<endl;display(noPageCount);return;}//时钟(clock)置换算法void clock(){int i = 0,position = 0,noPageCount = 0;bool boolBlockFlag[BlockSize];int flag = 0; //访问位循环标记int pageFlag = 0,resultFlag = 0;while(pageFlag < pSize){if(Exist(page[pageFlag]) != -1){resultFlag++;boolBlockFlag[Exist(page[pageFlag])] = true;}else{if(position < bSize){block[position] = page[pageFlag];noPageCount++;boolBlockFlag[position] = true;position++;for(i = 0;i < position;i++)result[resultFlag][i] = block[i];resultFlag++;}else{while(true){ //无限循环，找出访问位为false 的页面if(boolBlockFlag[flag] == false) break;boolBlockFlag[flag] = false; //若为true，置为falseflag++;flag = flag%bSize;}block[flag] = page[pageFlag];boolBlockFlag[flag] = true;flag++;flag = flag%bSize;noPageCount++;for(i = 0;i < position;i++)result[resultFlag][i] = block[i];resultFlag++;}}pageFlag++;}cout<<endl<<"时钟(clock)置换算法:"<<endl;display(noPageCount);return;}int main(){initPage();int func;while(func!=5){cout<<"请选择所需要的功能："<<endl;cout<<"0.输入数据"<<endl;cout<<"1.最佳（optimal）置换算法"<<endl;cout<<"2.先进先出（FIFO）置换算法"<<endl;cout<<"3.最近最久未用（LRU）置换算法"<<endl;cout<<"4.时钟（clock）置换算法"<<endl;cout<<"5.退出"<<endl;switch(func){case 0:inputData();break;case 1:initBlockResult();OPT();break;case 2:initBlockResult();FIFO();break;case 3:initBlockResult();LRU();break;case 4:initBlockResult();clock();break;case 5:break;}cout<<"请选择功能:";cin>>func;system("cls");}return 0;}。
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;}。
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。
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。
CACHE页面置换算法LRU的C语言实现
通过一道题目学习下cache的LRU算法。
c语言实现。
LRU算法是最久未使用替换算法，就是假设刚刚用到的数据，将来用到几率也非常大。
每次淘汰cache中最久没有使用的元素。
题目：Design and implement a data structure for Least Recently Used (LRU) cache. It should support the following operations: get and set.get(key) - Get the value (will always be positive) of the key if the key exists in the cache, otherwise return -1.set(key, value) - Set or insert the value if the key is not already present. When the cache reached its capacity, it should invalidate the least recently used item before inserting a new item.所以，目标就是要设计一个cache系统（数据结构+接口函数），要求保证最近使用的数据不能被移除出cache，也就是每次添加一个cache项的时候，把最旧的cache项移除出去。
假设cache只有4这么大，现在有很多元素1,2,2,4,2,5,3cache income:11cache income:22 1cache income:11 2cache income:44 1 2cache income:22 4 1cache income:55 2 4 1cache income:33 5 2 4实现：哈希表+双向链表+LRU（Least Recent Used）算法。
c语言实现页面置换
#include "stdio.h"#include "stdlib.h"#define true 1#define false 0int wang;/*是否有元素*/int have(int a[],int t){int i=0,j=0;for(j=0;j<4;j++){if(a[j]==t){i=1; /*有元素*/break;}}return i;}/*先进先出页面置换算法*/void FIFO(int num[]){int i,j,k;int a[4]={-1,-1,-1,-1} ;for(i=0,j=0;i<20;i++){if(j<4){if(have(a,num[i])==0) a[j++]=num[i];}else{if(have(a,num[i])==0) {for(j=1;j<4;j++) a[j-1]=a[j]; a[3]=num[i];}}for(k=0;k<4;k++)printf(" %2d",a[k]); printf(" \n");}}/*最近最久未使用*/void LRU(int num[]){int i,j,k,temp;int a[4]={-1,-1,-1,-1} ;for(i=0;i<20;i++){if(i==0)a[0]=num[0];else{for(j=0;j<4;j++){if(a[j]==num[i]) break;}for(k=j;k>0;k--){a[k]=a[k-1];}a[0]=num[i];}for(k=0;k<4;k++)printf(" %2d",a[k]); printf(" \n");}}/*选择排序*/void SelectSort(int r[],int n){int i,j,temp;for(i=0;i<n;i++){for(j=i+1;j<n;j++) /*不考虑后面元素，可视从j往前的数据都是排好的*/ {if(r[i]>r[j])/*如果当前元素r[j]比索引指向的元素r[i]小，换位*/ {temp=r[i];r[i]=r[j];r[j]=temp;}}}}/*返回要置换的位置*/int del(int a[],int num[],int n){int i,j;int s[4]={0,0,0,0};int t[4]={0,0,0,0};for(i=0;i<4;i++){for(j=n;j<20;j++){if(a[i]==num[j]){s[i]=j;t[i]=j;break;}}if(j==20){ s[i]=20;t[i]=20;}}SelectSort(s,4);for(i=0;i<4;i++){if(t[i]==s[3])break;}return i;}/*最佳置换算法*/void Optimal(int num[]){int i,j,k,temp;int a[4]={-1,-1,-1,-1} ;for(i=0,j=0;i<20;i++){if(j<4){if(have(a,num[i])==0) a[j++]=num[i];}else{if(have(a,num[i])==0) {temp=del(a,num,i); a[temp]=num[i];}}for(k=0;k<4;k++)printf(" %2d",a[k]); printf(" \n");}}void main(){loop: /* 循环 */{char ch;int i;int num[20];/*初始化页面调用数组*/for(i=0;i<20;i++){num[i]=rand()%10;printf(" %d",num[i]);}printf("\n");printf("----------------------------------\n");printf(" 1---FIFO;2---LRU;3---Optimal\n");printf("----------------------------------\n\n");printf("intput the NO. :");i=0;scanf("%d",&i);printf("\n [1] [2] [3] [4]\n");switch (i){case 1:FIFO(num);break;case 2:LRU(num); break;case 3:Optimal(num);break;default:printf("input wrong No.!!!");}printf("again?(y or n)\ninput:");loop_1:{ch=getch();if(ch=='y') /* y 再次输入 */goto loop;else if(ch=='n') /* n 退出 */exit(0);else /* 都不是提示输入错误 */{printf("\ninput wrong!again please!!!\ninput:"); goto loop_1;}}}}。
C语言实现页面置换算法
C语⾔实现页⾯置换算法本⽂实例为⼤家分享了C语⾔实现页⾯置换算法的具体代码，供⼤家参考，具体内容如下操作系统实验页⾯置换算法（FIFO、LRU、OPT）概念：1.最佳置换算法（OPT）（理想置换算法）：从主存中移出永远不再需要的页⾯；如⽆这样的页⾯存在，则选择最长时间不需要访问的页⾯。
于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。
2.先进先出置换算法（FIFO）：是最简单的页⾯置换算法。
这种算法的基本思想是：当需要淘汰⼀个页⾯时，总是选择驻留主存时间最长的页⾯进⾏淘汰，即先进⼊主存的页⾯先淘汰。
其理由是：最早调⼊主存的页⾯不再被使⽤的可能性最⼤。
3．最近最久未使⽤（LRU）算法：这种算法的基本思想是：利⽤局部性原理，根据⼀个作业在执⾏过程中过去的页⾯访问历史来推测未来的⾏为。
它认为过去⼀段时间⾥不曾被访问过的页⾯，在最近的将来可能也不会再被访问。
所以，这种算法的实质是：当需要淘汰⼀个页⾯时，总是选择在最近⼀段时间内最久不⽤的页⾯予以淘汰。
题⽬：编写⼀个程序，实现本章所述的FIFO、LRU和最优页⾯置换算法。
⾸先，⽣成⼀个随机的页⾯引⽤串，其中页码范围为0-9.将这个随机页⾯引⽤串应⽤到每个算法，并记录每个算法引起的缺页错误的数量。
实现置换算法，⼀遍页⾯帧的数量可以从1~7。
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>int numbers[20]={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};//本地数据，与课本⼀致，⽅便测试int nums=0;//输⼊栈的个数，为了⽅便使⽤，int stack[20][7]={10};void begin();void randomnum();//⽤于产⽣随机数void init();//初始化void FIFO();//FIFO算法void LRU();//LRU算法void OPT();//最优页⾯置换算法（OPT）void print();//输出int main() {begin();FIFO();LRU();OPT();return 0;}void begin()//开始菜单界⾯{int i,j,k;printf("请输⼊页⾯帧的数量(1-7)：");scanf("%d",&nums);for(k=0;;k++){printf("是否使⽤随机数产⽣输⼊串（0：是，1：否）");scanf("%d",&j);if(j==0){randomnum();break;}else if(j==1){break;}else{printf("请输⼊正确的选择！\n");}}printf("页⾯引⽤串为：\n");for(i=0;i<20;i++){printf("%d ",numbers[i]);}printf("\n");init();}void randomnum()//如果需要使⽤随机数⽣成输⼊串，调⽤该函数{srand(time(0));//设置时间种⼦for(int i = 0; i < 20; i++) {numbers[i] = rand() % 10;//⽣成区间0`9的随机页⾯引⽤串}}void init()//⽤于每次初始化页⾯栈中内容，同时⽅便下⾯输出的处理{int i,j;for(i=0;i<20;i++)for(j=0;j<nums;j++)stack[i][j]=10;}void print()//输出各个算法的栈的内容{int i,j;for(i=0;i<nums;i++){for(j=0;j<20;j++){if(stack[j][i]==10)printf("* ");elseprintf("%d ",stack[j][i]);}printf("\n");}}void FIFO()//FIFO算法{init();int i,j=1,n=20,k,f,m;stack[0][0]=numbers[0];for(i=1;i<20;i++){f=0;for(m=0;m<nums;m++){stack[i][m]=stack[i-1][m];}for(k=0;k<nums;k++){if(stack[i][k]==numbers[i]){n--;f=1;break;}}if(f==0){stack[i][j]=numbers[i];j++;}if(j==nums)j=0;}printf("\n");printf("FIFO算法：\n");print();printf("缺页错误数⽬为：%d\n",n);}void LRU()//LRU算法{int i,j,m,k,sum=1;int sequence[7]={0};//记录序列init();stack[0][0]=numbers[0];sequence[0]=nums-1;for(i=1;i<nums;i++)//前半部分，页⾯空置的情况{for(j=0;j<nums;j++){stack[i][j]=stack[i-1][j];}for(j=0;j<nums;j++){if(sequence[j]==0){stack[i][j]=numbers[i];break;}}for(j=0;j<i;j++)//将之前的优先级序列都减1{sequence[j]--;}sequence[i]=nums-1;//最近使⽤的优先级列为最⾼sum++;}for(i=nums;i<20;i++)//页⾯不空，需要替换的情况{int f;f=0;for(j=0;j<nums;j++){stack[i][j]=stack[i-1][j];}for(j=0;j<nums;j++)//判断输⼊串中的数字，是否已经在栈中 {if(stack[i][j]==numbers[i]){f=1;k=j;break;}}if(f==0)//如果页⾯栈中没有，不相同{for(j=0;j<nums;j++)//找优先序列中为0的{if(sequence[j]==0){m=j;break;}}for(j=0;j<nums;j++){sequence[j]--;}sequence[m]=nums-1;stack[i][m]=numbers[i];sum++;}else//如果页⾯栈中有，替换优先级{if(sequence[k]==0)//优先级为最⼩优先序列的{for(j=0;j<nums;j++){sequence[j]--;}sequence[k]=nums-1;}else if(sequence[k]==nums-1)//优先级为最⼤优先序列的{//⽆需操作}else//优先级为中间优先序列的{for(j=0;j<nums;j++){if(sequence[k]<sequence[j]){sequence[j]--;}}sequence[k]=nums-1;}}}printf("\n");printf("LRU算法：\n");print();printf("缺页错误数⽬为：%d\n",sum);}void OPT()//OPT算法{int i,j,k,sum=1,f,q,max;int seq[7]={0};//记录序列init();stack[0][0]=numbers[0];seq[0]=nums-1;for(i=1;i<nums;i++)//前半部分，页⾯空置的情况{for(j=0;j<nums;j++){stack[i][j]=stack[i-1][j];}for(j=0;j<nums;j++){if(seq[j]==0){stack[i][j]=numbers[i];break;}}for(j=0;j<i;j++)//将之前的优先级序列都减1{seq[j]--;}seq[i]=nums-1;//最近使⽤的优先级列为最⾼sum++;}for(i=nums;i<20;i++)//后半部分，页⾯栈中没有空的时候情况{//k=nums-1;//最近的数字的优先级for(j=0;j<nums;j++)//前⾯的页⾯中内容赋值到新的新的页⾯中{stack[i][j]=stack[i-1][j];}for(j=0;j<nums;j++){f=0;if(stack[i][j]==numbers[i]){f=1;break;}}if(f==0)//页⾯中没有，需要替换的情况{for(q=0;q<nums;q++)//优先级序列中最⼤的就是最久未⽤的，有可能出现后⾯没有在⽤过的情况 {seq[q]=20;}for(j=0;j<nums;j++)//寻找新的优先级{for(q=i+1;q<20;q++){if(stack[i][j]==numbers[q]){seq[j]=q-i;break;}}}max=seq[0];k=0;for(q=0;q<nums;q++){if(seq[q]>max){max=seq[q];k=q;}}stack[i][k]=numbers[i];sum++;}else{//页⾯栈中有需要插⼊的数字，⽆需变化，替换的优先级也不需要变化 }}printf("\n");printf("OPT算法：\n");print();printf("缺页错误数⽬为：%d\n",sum);}运⾏结果截图：以上就是本⽂的全部内容，希望对⼤家的学习有所帮助，也希望⼤家多多⽀持。
- 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)。
页面置换算法的演示一．题目要求：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。
4) 最不经常使用算法(LFU)二．实验目的：1、用C语言编写OPT、FIFO、LRU，LFU四种置换算法。
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．相关知识：1．虚拟存储器的引入：局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所访问的存储空间也局限于某个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。
2．虚拟存储器的定义：虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。
3．虚拟存储器的实现方式：分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式虚拟存储系统。
请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。
4．页面分配：平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。
按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。
考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。
5．页面置换算法：常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA等。
四．设计思想：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[pSIZE]存储页面号序列，memery[mSIZE]是存储装入物理块中的页面。
数组next[mSIZE]记录物理块中对应页面的最后访问时间。
每当发生缺页时，就从物理块中找出最后访问时间最大的页面，调出该页，换入所缺的页面。
【特别声明】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[mSIZE]记录物理块中对应页面的进入时间，每次需要置换时换出进入时间最小的页面。
LRU基本思想：是用一维数组page[pSIZE]存储页面号序列，memery[mSIZE]是存储装入物理块中的页面。
数组flag[10]标记页面的访问时间。
每当使用页面时，刷新访问时间。
发生缺页时，就从物理块中页面标记最小的一页，调出该页，换入所缺的页面。
五．流程图：如下页所示六．源代码：如下页所示【使用C语言】#include <stdio.h>#include <stdlib.h>/*全局变量*/int mSIZE; /*物理块数*/int pSIZE; /*页面号引用串个数*/static int memery[10]={0}; /*物理块中的页号*/static int page[100]={0}; /*页面号引用串*/static int temp[100][10]={0}; /*辅助数组*//*置换算法函数*/void FIFO();void LRU();void OPT();/*辅助函数*/void print(unsigned int t);void designBy();void download();void mDelay(unsigned int Delay);/*主函数*/void main(){int i,k,code;system("color 0A");designBy();printf("┃请按任意键进行初始化操作... ┃\n");printf("┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛\n");printf(" >>>");getch();system("cls");system("color 0B");printf("请输入物理块的个数(M<=10)：");scanf("%d",&mSIZE);printf("请输入页面号引用串的个数(P<=100)：");scanf("%d",&pSIZE);puts("请依次输入页面号引用串(连续输入，无需隔开)：");for(i=0;i<pSIZE;i++)scanf("%1d",&page[i]);download();system("cls");system("color 0E");do{puts("输入的页面号引用串为：");for(k=0;k<=(pSIZE-1)/20;k++){for(i=20*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1));i++){if(((i+1)%20==0)||(((i+1)%20)&&(i==pSIZE-1)))printf("%d\n",page[i]);elseprintf("%d ",page[i]);}}printf("* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *\n");printf("* 请选择页面置换算法：\t\t\t *\n");printf("* ----------------------------------------- *\n");printf("* 1.先进先出(FIFO) 2.最近最久未使用(LRU) *\n");printf("* 3.最佳(OPT) 4.退出*\n");printf("* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *\n");printf("请选择操作：[ ]\b\b");scanf("%d",&code);switch(code){case 1:FIFO();break;case 2:LRU();break;case 3:OPT();break;case 4:system("cls");system("color 0A");designBy(); /*显示设计者信息后退出*/printf("┃谢谢使用页面置换算法演示器! 正版授权㊣┃\n");printf("┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛\n");exit(0);default:printf("输入错误，请重新输入：");}printf("按任意键重新选择置换算法：>>>");getch();system("cls");}while (code!=4);getch();}/*载入数据*/void download(){int i;system("color 0D");printf("╔════════════╗\n");printf("║正在载入数据，请稍候║\n");printf("╚════════════╝\n");printf("Loading...\n");printf(" O");for(i=0;i<51;i++)printf("\b");for(i=0;i<50;i++){mDelay((pSIZE+mSIZE)/2);printf(">");}printf("\nFinish.\n载入成功，按任意键进入置换算法选择界面：>>>");getch();}/*设置延迟*/void mDelay(unsigned int Delay){unsigned int i;for(;Delay>0;Delay--){for(i=0;i<124;i++){printf(" \b");}}}/*显示设计者信息*/void designBy(){printf("┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓\n");printf("┃㊣课题三：页面置换算法㊣┃\n");printf("┃学号：081001117 ┃\n");printf("┃姓名：邢磊<Visual C++ 6.0>┃\n");printf("┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫\n"); }void print(unsigned int t){int i,j,k,l;int flag;for(k=0;k<=(pSIZE-1)/20;k++){for(i=20*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1));i++){if(((i+1)%20==0)||(((i+1)%20)&&(i==pSIZE-1)))printf("%d\n",page[i]);elseprintf("%d ",page[i]);}for(j=0;j<mSIZE;j++){for(i=20*k;(i<mSIZE+20*k)&&(i<pSIZE);i++){if(i>=j)printf(" |%d|",temp[i][j]);elseprintf(" | |");}for(i=mSIZE+20*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1));i++){for(flag=0,l=0;l<mSIZE;l++)if(temp[i][l]==temp[i-1][l])flag++;if(flag==mSIZE)/*页面在物理块中*/printf(" ");elseprintf(" |%d|",temp[i][j]);}/*每行显示20个*/if(i%20==0)continue;printf("\n");}}printf("----------------------------------------\n");printf("缺页次数：%d\t\t",t+mSIZE);printf("缺页率：%d/%d\n",t+mSIZE,pSIZE);printf("置换次数：%d\t\t",t);printf("访问命中率：%d%%\n",(pSIZE-(t+mSIZE))*100/pSIZE);printf("----------------------------------------\n");}/*计算过程延迟*/void compute(){int i;printf("正在进行相关计算，请稍候");for(i=1;i<20;i++){mDelay(15);if(i%4==0)printf("\b\b\b\b\b\b \b\b\b\b\b\b");elseprintf("Θ");}for(i=0;i++<30;printf("\b"));for(i=0;i++<30;printf(" "));for(i=0;i++<30;printf("\b"));}/*先进先出页面置换算法*/void FIFO(){int memery[10]={0};int time[10]={0}; /*记录进入物理块的时间*/int i,j,k,m;int max=0; /*记录换出页*/int count=0; /*记录置换次数*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i++){memery[i]=page[i];time[i]=i;for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++){/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++){if(memery[j]!=page[i])k++;}if(k==mSIZE) /*如果不在物理块中*/{count++;/*计算换出页*/max=time[0]<time[1]?0:1;for(m=2;m<mSIZE;m++)if(time[m]<time[max])max=m;memery[max]=page[i];time[max]=i; /*记录该页进入物理块的时间*/for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}else{for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}}compute();print(count);}/*最近最久未使用置换算法*/void LRU(){int memery[10]={0};int flag[10]={0}; /*记录页面的访问时间*/int i,j,k,m;int max=0; /*记录换出页*/int count=0; /*记录置换次数*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i++){memery[i]=page[i];flag[i]=i;for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++){/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++){if(memery[j]!=page[i])k++;elseflag[j]=i; /*刷新该页的访问时间*/}if(k==mSIZE) /*如果不在物理块中*/{count++;/*计算换出页*/max=flag[0]<flag[1]?0:1;for(m=2;m<mSIZE;m++)if(flag[m]<flag[max])max=m;memery[max]=page[i];flag[max]=i; /*记录该页的访问时间*/for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}else{for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}}compute();print(count);}/*最佳置换算法*/void OPT(){int memery[10]={0};int next[10]={0}; /*记录下一次访问时间*/int i,j,k,l,m;int max; /*记录换出页*/int count=0; /*记录置换次数*//*前mSIZE个数直接放入*/for(i=0;i<mSIZE;i++){memery[i]=page[i];for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++){/*判断新页面号是否在物理块中*/for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++){if(memery[j]!=page[i])k++;}if(k==mSIZE) /*如果不在物理块中*/{count++;/*得到物理快中各页下一次访问时间*/for(m=0;m<mSIZE;m++){for(l=i+1;l<pSIZE;l++)if(memery[m]==page[l])break;next[m]=l;}/*计算换出页*/max=next[0]>=next[1]?0:1;for(m=2;m<mSIZE;m++)if(next[m]>next[max])max=m;/*下一次访问时间都为pSIZE,则置换物理块中第一个*/memery[max]=page[i];for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}else {for(j=0;j<mSIZE;j++)temp[i][j]=memery[j];}}compute();print(count);}- 11 -。