虚拟存储器管理 页面置换算法模拟实验文档格式.docx
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虚页结构实页结构
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。
3、程序流程图
FIFO算法
LRU算法
4、主要程序清单
#include<
stdlib.h>
stdio.h>
conio.h>
#include<
time.h>
#defineM10//10个虚页
#defineN20//20个页面的访问序列
//定义虚页的结构
typedefstructVirtualPage
{
intpn;
intpfn;
inttime;
}VirtualPage;
//定义实页的结构
typedefstructPage
structPage*next;
}Page;
structVirtualPagevp[M];
//定义存放10个虚页的数组
intqueue[N];
//定义一个数组，存放随机生成的20个数，表示访问虚页的次序，里面的数值不能超过9
intcount;
//存放缺页次数，用来统计缺页率。
本算法没有考虑预调页，只要该页不在内存，就认为缺页一次。
intcountime;
//用于LRU算法中，找出要淘汰的页。
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
intNotInMemory[N];
//表示每次虚页访问是否在内存
structPage*Free,*Free_head,*Busy,*Busy_tail,*Busy_head,*temp;
voidinit（Pagepp[],intMemoryStatus[][N],intL）
inti,j;
count=0;
countime=0;
//初始化10个虚页
for（i=0;
i<
M;
i++）
{
vp[i].pn=i;
vp[i].pfn=-1;
vp[i].time=0;
}
//初始化5个实页，并将其串成链表形式
L;
pp[i].pn=-1;
pp[i].pfn=i;
pp[i].next=NULL;
//将5个实页依次相连，形成Free链表
Free=&
pp[0];
L-1;
pp[i].next=&
pp[i+1];
pp[L-1].next=NULL;
Free_head=Free;
//初始化Busy链表
Busy=NULL;
Busy_head=NULL;
Busy_tail=NULL;
//初始化MemoryStatus数组
for（j=0;
j<
N;
j++）
MemoryStatus[i][j]=-1;
}
//初始化NotInMemory数组
NotInMemory[i]=1;
}
voidFIFO（intL,intMemoryStatus[][N]）//先入先出算法的具体实现。
inti,j,k,currentpage;
//一些临时变量
i++）//这是主循环，每次处理一个虚页访问。
直到把20个虚页处理完为止。
//当前访问的虚页是哪一页？
由数组queue[i]中的值表示
currentpage=queue[i];
//判断该虚页是否已经调入内存
if（vp[currentpage].pfn!
=-1）//表示该页已经在内存中，可以直接访问。
同时记录访问该页时对应的实页信息（和前一页相同）
{
for（j=0;
MemoryStatus[j][i]=MemoryStatus[j][i-1];
}
NotInMemory[i]=0;
}
else//该页不在内存，需要请求调页
count=count+1;
//缺页数加1
if（Free!
=NULL）//如果Free链表不为空，表示内存中还有空的实页，故从Free链表中取队首元素，装入该虚页，并修改相关信息。
{
temp=Free_head;
//本程序中用Free表示链表的起始地址，Free_head表示链表中的第一个元素地址。
实际上两者的值永远相等。
Free_head=Free_head->
next;
Free=Free_head;
//将虚页currentpage装入temp指向的实页，该实页的编号为temp->
vp[currentpage].pfn=temp->
pfn;
temp->
pn=currentpage;
//将temp指向的实页插入Busy链表的末尾
next=NULL;
if（Busy==NULL）//如果是第一次把虚页装入实页，则temp就是Busy链表的第一个元素。
Busy=temp;
Busy_head=Busy;
Busy_tail=Busy;
else//如果不是第一次把虚页装入实页，则将temp插入Busy链表的队尾。
Busy_tail->
next=temp;
Busy_tail=temp;
//修改内存状态
for（k=0;
k<
k++）//复制访问前一页时的内存状态
MemoryStatus[k][i]=MemoryStatus[k][i-1];
MemoryStatus[temp->
pfn][i]=currentpage;
//虚页currentpage装入了temp->
pfn表示的那个实页里
else//如果Free链表为空，需要置换一页出去。
由于采用FIFO算法，故取busy链表的队首元素，将其置换出去，修改信息后插入队尾。
//将Busy首元素取出，赋给temp
temp=Busy;
Busy_head=Busy->
Busy=Busy_head;
//将当前虚页currentpage装入temp指向的实页，修改其信息
vp[temp->
pn].pfn=-1;
//该页被置换出去了，所以其pfn字段要设置成-1，表示其已经不再内存。
//currentpage被装入内存，更新其pfn字段为temp指向的实页。
temp->
//temp指向的实页，装入了currentpage虚页
//将temp指向的实页插入Busy链表的末尾,此时不用再考虑Busy是否为空了。
voidLRU（Pagepp[],intMemoryStatus[][N],intL）
=-1）
MemoryStatus[j][i]=MemoryStatus[j][i-1];
else
count=count+1;
=NULL）
temp=Free_head;
Free_head=Free_head->
Free=Free_head;
vp[currentpage].pfn=temp->
if（Busy==NULL）
{
Busy=temp;
Busy_head=Busy;
Busy_tail=Busy;
}
else
Busy_tail->
Busy_tail=temp;
for（k=0;
MemoryStatus[temp->
else
intmin=vp[pp[0].pn].time;
temp=&
for（k=1;
k++）
if（vp[pp[k].pn].time<
min）
{
min=vp[pp[k].pn].time;
temp=&
pp[k];
}
vp[temp->
for（k=0;
MemoryStatus[k][i]=MemoryStatus[k][i-1];
countime++;
vp[currentpage].time=countime;
}
intmain（）
inti,j,flag=1,L;
while（flag）
printf（"
请输入实页的个数:
"
）;
scanf（"
%d"
&
L）;
structPagepp[L];
//定义一个存放5个实页的数组，在底下还要将其串成链表
intMemoryStatus[L][N];
init（pp,MemoryStatus,L）;
FIFO算法：
\n"
srand（time（0））;
for（i=0;
queue[i]=rand（）%10;
printf（"
|%3d"
queue[i]）;
FIFO（L,MemoryStatus）;
//运行FIFO（）算法
//显示依次访问20个虚页时对应的内存状态，即MemoryStatus数组的值。
if（NotInMemory[j]==1）//当访问的这个虚页不在内存时，显示将其调入内存后的详细内存信息
printf（"
MemoryStatus[i][j]）;
|%3c"
32）;
//当访问的这个虚页在内存时，内存状态未发生改变，故无需再显示一遍。
本例用空格代替，其中32是空格的ASCII码
\n缺页数为:
%3d"
count）;
floatrate=count/（float）N*100;
缺页率为：
%g%%\n"
rate）;
rate=0;
LRU算法：
{printf（"
LRU（pp,MemoryStatus,L）;
}
rate=count/（float）N*100;
继续操作?
1---->
继续0---->
停止\n"
flag）;
return0;
五、程序运行结果
六、实验体会
本次实验是为了熟悉页面调度的两种算法即FIFO算法和LRU算法，首先老师已经给出了FIFO算法,要求我们给出LRU算法，并将程序中的实页数改为由用户自行输入的为准，这就有两种方式，其一：
是将L作为全局变量，将其大小设为100，使其满足输入的输入的数字，这样做的缺点是浪费空间，但在编程实现上十分便利，其二，将L改有键盘输入，之后再分配相应的空间，这样做的优点是节约空间，但在编程时比较麻烦。
总体来说，由于老师已经将FIFO算法实现，所以本次试验比较简单，相对容易实现。
（注：
专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。
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