页面置换Word下载.docx
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本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。
pn
pfn
time
next
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。
三、主要程序清单
#include<
iostream>
#include<
cmath>
usingnamespacestd;
#defineM20
structVP//虚页数据结构
{
intpn;
//虚页号
intpfn;
//实页号
inttime;
//对虚页最近访问时间
}VP[10];
structRP//实页数据结构
structRP*next;
//
}RP[10];
inta[M];
intcount=0;
intcounttime=0;
intMemoryStatus[10][M];
intNotInMemory[M];
structRP*Free,*Free_head,*Busy,*Busy_tail,*Busy_head,*temp;
voidinit（intn）
inti,j;
for（i=0;
i<
10;
i++）//虚页初始化
{
VP[i].pn=i;
VP[i].pfn=-1;
VP[i].time=0;
}
n;
i++）
RP[i].pfn=i;
RP[i].pn=-1;
RP[i].next=NULL;
}
Free=&
RP[0];
Free->
next=&
RP[1];
for（i=1;
n-1;
RP[i].next=&
RP[i+1];
RP[n-1].next=NULL;
Free_head=Free;
Busy=NULL;
Busy_head=NULL;
Busy_tail=NULL;
for（j=0;
j<
M;
j++）
{
MemoryStatus[i][j]=-1;
}
NotInMemory[i]=1;
}
voidfifo（intn）
inti,j,k,currentpage;
i++）
currentpage=a[i];
if（VP[currentpage].pfn!
=-1）
for（j=0;
MemoryStatus[j][i]=MemoryStatus[j][i-1];
}
NotInMemory[i]=0;
else
count=count+1;
if（Free!
=NULL）
{
temp=Free_head;
Free_head=Free_head->
next;
Free=Free_head;
VP[currentpage].pfn=temp->
pfn;
temp->
pn=currentpage;
next=NULL;
if（Busy==NULL）
{
Busy=temp;
Busy_head=Busy;
Busy_tail=Busy;
}
else
Busy_tail->
next=temp;
Busy_tail=temp;
for（k=0;
k<
k++）
MemoryStatus[k][i]=MemoryStatus[k][i-1];
MemoryStatus[temp->
pfn][i]=currentpage;
else
temp=Busy;
Busy_head=Busy->
Busy=Busy_head;
VP[temp->
pn].pfn=-1;
Busy_tail->
Busy_tail=temp;
voidlru（intn）
count=0;
intmin,y;
intcounttime=0;
{
counttime++;
VP[currentpage].time=counttime;
=-1）
VP[currentpage].time=counttime;
else
count++;
=NULL）
}
else
min=30;
for（j=0;
j++）
if（VP[j].pfn!
=-1&
&
min>
VP[j].time）
{
min=VP[j].time;
y=j;
}
Free_head=&
RP[VP[y].pfn];
VP[y].pfn=-1;
Free_head->
VP[currentpage].pfn=Free_head->
VP[currentpage].time=counttime;
Free=Free_head->
for（k=0;
{
MemoryStatus[k][i]=MemoryStatus[k][i-1];
}
MemoryStatus[Free_head->
voidprint（intn）
{
doublef;
if（NotInMemory[j]==1）
printf（"
|%3d"
MemoryStatus[i][j]）;
|%3c"
32）;
printf（"
\n缺页数为：
%3d"
count）;
f=count/20.0*100;
cout<
<
endl;
"
缺页率:
f<
%"
voidmain（）
intn,i;
请输入实页数:
;
cin>
>
a[i]=rand（）%10;
cout<
|"
a[i];
init（n）;
FIFO置换算法：
fifo（n）;
print（n）;
LRU置换算法：
lru（n）;
四、程序运行结果
五、实验体会
本次实验原理很容易理解，但是编码实现有点难度，先进先出算法实现比较简单，之前编好了。
但是，和老师给的输出示例有点不同，然后有改了一下。
在实现了先进先出算法后，编写最近最久为使用算法感觉比较简单，但是实现的时候比较纠结。
counttime变量我把他放到lru（intn）函数的if（Free==NULL）条件中了，结果置换的时候老是错位，纠结了好久。
没办发用挑食才找出这个问题。
总的来说，这次遇到的问题在一次体醒了我，写代码时逻辑要足够的清晰。
还有在将两种算法封装后在主函数中调用时lru算法总是不能输出想要的结果。
但是，单独运行lru算法输出的结果又是正确的。
经过反复测试，发现在调用lru时，NotInMemory[]，MemoryStatus[][]以及count的值都因为之前调用过fifo算法而改变了。
所以在调用fifo算法之后调用lru算法，输出的结果有错误。
因此，我在调用fifo算法和调用lru算法之间加了初始化函数，这样运行结果就OK了。
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