页面置换算法模拟实验报告Word文件下载.docx
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#definetotal_vp32//虚存页共32页
#defineclear_period50//访问次数清零周期
typedefstruct{//定义页表结构类型（页面映射表PMT）
intpn,pfn,counter,time;
//页号、页框号（块号）、一个周期内访问该页面的次数、访问时间
}PMT;
PMTpmt[32];
typedefstructpfc_struct{//页面控制结构
intpn,pfn;
structpfc_struct*next;
}pfc_type;
pfc_typepfc[32];
pfc_type*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;
//空闲页头指针，忙页头指针，忙页尾指针
intNoPageCount;
//缺页次数
inta[total_instruction];
//指令流数组
intpage[total_instruction],offset[total_instruction];
//每条指令的页和页内偏移
voidinitialize（int）;
voidFIFO（int）;
//先进先出
voidLRU（int）;
//最近最久未使用
voidNRU（int）;
//最近最不经常使用
/****************************************************************************
main（）
*****************************************************************************/
voidmain（）{
inti,s;
//srand（10*getpid（））;
//用进程号作为初始化随机数队列的种子//Linux版
srand（10*GetCurrentProcessId（））;
//用进程号作为初始化随机数的种子//Windows版
s=rand（）%320;
//在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m
for（i=0;
i<
total_instruction;
i+=4）{//产生指令队列
if（s<
0||s>
319）{
printf（"
wheni==%d,error,s==%d\n"
i,s）;
exit（0）;
}
a[i]=s;
//任意选一指令访问点m。
（将随机数作为指令地址m）
a[i+1]=a[i]+1;
//顺序执行下一条指令
a[i+2]=rand（）%（s+2）;
//在[0，m+1]的前地址之间随机选取一地址，记为m'
a[i+3]=a[i+2]+1;
//顺序执行一条指令
s=a[i+2]+（int）rand（）%（320-a[i+2]）;
//在[m'
，319]的指令地址之间随机选取一起点m
if（（a[i+2]>
318）||（s>
319））printf（"
a[%d+2,anumberwhichis:
%dands=%d\n"
i,a[i+2],s）;
}
i++）{//将指令序列变成页地址流
page[i]=a[i]/10;
offset[i]=a[i]%10;
for（i=4;
=32;
i++）{//内存块分别为4块、5块、...32块时的命中率
printf（"
%2dpageframes"
i）;
FIFO（i）;
//计算用FIFO置换时，有i个内存块时的命中率
LRU（i）;
NRU（i）;
\n"
）;
}
/***************************************************************************
initialize（）
形参：
内存块数
功能：
初始化
voidinitialize（inttotal_pf）//初始化相关数据结构，形参total_pf是用户进程的内存页面数
{
inti;
NoPageCount=0;
//缺页次数，初始化为0
total_vp;
i++）{
pmt[i].pn=i;
//填逻辑页号
pmt[i].pfn=INVALID;
//物理页面号为-1
pmt[i].counter=0;
//置页面控制结构中的访问次数为0
pmt[i].time=-1;
//置页面控制结构中的时间为-1
total_pf-1;
i++）{//建立pfc[i-1]和pfc[i]之间的连接
pfc[i].next=&
pfc[i+1];
pfc[i].pfn=i;
pfc[total_pf-1].next=NULL;
pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1;
freepf_head=&
pfc[0];
//页面队列的头指针为pfc[0]
/*****************************************************************************
FIFO算法
输出：
命中率
voidFIFO（inttotal_pf）//形参total_pf是用户进程的内存页面数
pfc_type*p;
initialize（total_pf）;
//初始化相关数据结构
busypf_head=busypf_tail=NULL;
i++）{//访问每条指令
if（pmt[page[i]].pfn==INVALID）{//缺页
NoPageCount+=1;
//失效（缺页）次数增1
if（freepf_head==NULL）{//无空闲页面
p=busypf_head->
next;
pmt[busypf_head->
pn].pfn=INVALID;
freepf_head=busypf_head;
//释放忙页面队列的第一个页面
freepf_head->
next=NULL;
busypf_head=p;
}
p=freepf_head->
//按FIFO方式调新页面入内存
freepf_head->
pn=page[i];
pmt[page[i]].pfn=freepf_head->
pfn;
if（busypf_tail==NULL）busypf_head=busypf_tail=freepf_head;
else{
busypf_tail->
next=freepf_head;
//free页面减少一个
busypf_tail=freepf_head;
freepf_head=p;
}
printf（"
FIFO:
%6.4f"
1-（float）NoPageCount/320）;
LRU算法（最近最久未使用）
voidLRU（inttotal_pf）//形参total_pf是给用户进程的内存块数
intmin,minj,i,j,present_time;
present_time=0;
if（pmt[page[i]].pfn==INVALID）{//页面失效
NoPageCount++;
min=32767;
for（j=0;
j<
j++）//找出time的最小值
if（min>
pmt[j].time&
&
pmt[j].pfn!
=INVALID）{
min=pmt[j].time;
minj=j;
}
freepf_head=&
pfc[pmt[minj].pfn];
//腾出一个单元
pmt[minj].pfn=INVALID;
pmt[minj].time=-1;
//有空闲页面，改为有效
pmt[page[i]].time=present_time;
freepf_head=freepf_head->
//减少一个free页面
elsepmt[page[i]].time=present_time;
//更新该页面的访问时间（并非真的时间，而是循环次数，每执行一条指令，时间加1）
present_time++;
//当前时间加1
LRU:
NRU算法（最近最不经常使用）
voidNRU（inttotal_pf）
inti,j,dp,cont_flag,old_dp;
dp=0;
if（freepf_head==NULL）{//无空闲页面
cont_flag=TRUE;
old_dp=dp;
while（cont_flag）
if（pmt[dp].counter==0&
pmt[dp].pfn!
=INVALID）
cont_flag=FALSE;
else{
dp++;
if（dp==total_vp）
dp=0;
if（dp==old_dp）
for（j=0;
j++）
pmt[j].counter=0;
pfc[pmt[dp].pfn];
pmt[dp].pfn=INVALID;
else
pmt[page[i]].counter=1;
if（i%clear_period==0）
for（j=0;
pmt[j].counter=0;
NUR:
实验结果（写出结果，截图也可）
总结（收获，未实现的步骤）
这次操作系统课程设计，让我们对操作系统有了更深的认识，首先操作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统内核与基石。
操作系统是一个庞大的管理控制程序，大致包括5个方面的管理功能：
进程与处理机管
理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。
我们这次课程设计的题目是页面置换算法，是属于存储器管理。
在进程运行过程中，若其访问的页面不在内存而需把它们调入内存，但内存以无空闲空间时，为了保证该进程能正常的运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据送磁盘的兑换区中，但应将哪个页面调出，需根据一定的算法来确定。
通常，把选择换成页面的算法称为页面置换算法。
通过本次课程设计，我们对页面置换算法的了解更加的深刻。
主要有以下置换算法：
OPT（最佳置换算法）、FIFO（先进先出置换算法）、LRU（最近最久未使用算法）。
每种算法都有各自的优缺点，OPT算法是实际中不能实现的，但是可以利用该算法去评价其它算法；
FIFO算法与进程实际运行的规律不相适用，因为在进程中，有些页面经常被访问；
LRU算法是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。
在这次课程设计中，遇到了一些困难，例如怎么实现各种算法，如何进行函数调用及对数据的限制操作等，在遇到这些困难的时候，我们会去查阅资料，仔细看书，尝试用不同的方法解决，在各种方法中选择一种最好的方法，有的时候会碰到不知道如何实现的函数，我们会查看MSDN，这次是用的Ｃ++语言做的，每一步都是自己独立完成的，这次课程设计我最大的收获是学以致用，通过这次设计我们看到了自己学习的能力，我们相信在以后的学习中，会更加的努力上进。
最后，还非常感谢辛苦的操作系统老师，首先，因为他辛苦的为我们讲解操作系统这门课，让我们对操作系统有了一定的了解，为这次课程设计奠定了良好的基础，其次，还要感谢他认真指导我们的这次课程设计，给了我们这次总体运用自己能力的机会，我们坚信：
只要功夫深，铁杵磨成针。
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