操作系统页面置换算法代码

通达学院

课程设计I报告

（2018/2019学年第2学期）

题目：页面置换算法

专业计算机科学与技术

学生姓名

班级学号

指导教师

指导单位计算机学院

日期2019.5.13-5.23

指导教师成绩评定表

页面置换算法

一、课题内容和要求

通过实现页面置换的四种算法，理解虚拟存储器的概念、实现方法，页面分配的总体原则、进程运行时系统是怎样选择换出页面的，并分析四种不同的算法各自的优缺点是哪些。

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)

设计要求:

1、编写算法，实现页面置换算法；

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，缺页次数以及缺页率；

二、需求分析

通过这次实验,加深对虚拟内存页面置换概念的理解,进一步掌握先进先出FIFO、最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法及最不经常使用算法LFU的实现方法。

通过已知最小物理块数、页面个数、页面访问序列、及采用置换方式可以得出页面置换的缺页次数和缺页率,及每次缺页时物理块中存储!

(1) 输入的形式页面序列

物理块数、页面数、页面序列

(2) 输出的形式

驻留页面集合、缺页数、缺页率

注：如果命中用 * 表示，为空用 -1 表示

（3）程序所能达到的功能

模拟先进先出FIFO、最佳置换OPI、最近最久未使用LRU页面置换算法和最不经常使用算法LFU的工作过程。假设内存中分配给每个进程的最小物理块数为m,在进程运行过程中要访问的页面个数为n,页面访问序列为P1, …,Pn,分别利用不同的页面置换算法调度进程的页面访问序列,给出页面访问序列的置换过程,计算每种算法缺页次数和缺页率。

测试数据,包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。

三、概要设计

说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。

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();

void LFU();

/*输出格式控制函数*/

void print(unsigned int t);

流程图如下：

图1

FIFO算法是最简单的页面置换算法。FIFO页面置换算法为每个页面记录了调到内存的时间，当必须置换页面时会选择最旧的页面。注意，并不需要记录调入页面的确切时间，可以定义一个数，来管理所有的内存页面。置换是队列的首个页面。然后加1，当这个数达到物理块数的值了，清零从头开始。

LRU使用最近的过去作为不远将来的近似，那么可以置换最长时间没有使用的页。这种方法称为最近最少使用算法。LRU 置换将每个页面与它的上次使用的时间关联起来。当需要置换页面时，LRU选择最长时间没有使用的页面。这种策略可当作在时间上向后看而不是向前看的最优页面置换

OPT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。

LFU是用一个一维数组time[]记录每个物理块被访问的次数，当物理块满且发生置换的时候，将最小的time数组上位置的数置换出来，如果一样就置换第一个数。

四、详细设计

1、输出格式控制函数：

void print(unsigned int t)

{

int i,j,k,l;

int flag;

for(k=0;k<=(pSIZE-1)/30;k++) //k为行数

{

for(i=30*k;(i

{

if(((i+1)%30==0)||(((i+1)%30)&&(i==pSIZE-1)))

printf("%d\n",page[i]);

else

printf("%d ",page[i]);

}

for(j=0;j

{

for(i=0;i<2;i++)

{

if(i>=j) //物理块未占满的情况

printf(" |%d|",temp[i][j]);

else

printf(" | |");

}

for(i=2+30*k;(i

{

for(flag=0,l=0;l

if(temp[i][l]==temp[i-1][l])

flag++;

if(flag==mSIZE) /*页面在物理块中*/

printf(" |*|");

else

printf(" |%d|",temp[i][j]);

}

if(i%30==0)

continue;

printf("\n");

}