页面置换算法FIFO算法.docx
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页面置换算法FIFO算法
网络教育学院
《操作系统》课程设计
题 目:
页面置换算法FIFO算法
学习中心:
层 次:
专 业:
年 级:
年 春/秋季
学 号:
学 生:
井杰
辅导教师:
龙珠
完成日期:
2016年1 月 28日
页面置换算法FIFO算法
在地址映射过程中,若在页面中发现所要访问的页面不在内存中,则产生缺页中断。
当发生缺页中断时,如果操作系统内存中没有空闲页面,则操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存,以便为即将调入的页面让出空间。
而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。
在请求分页存储器管理系统中,我们需要一个页面置换算法,而先进先出算法就是最早出现的一种算法,利用该算法可以实现页面的置换,实现内存的充分利用,使进程可以执行。
先进先出置换算法(FIFO)
最简单的页面置换算法是先入先出(FIFO)法。
这种算法的实质是,总是选择在主存中停留时间最长(即最老)的一页置换,即先进入内存的页,先退出内存。
理由是:
最早调入内存的页,其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。
建立一个FIFO队列,收容所有在内存中的页。
被置换页面总是在队列头上进行。
当一个页面被放入内存时,就把它插在队尾上。
这种算法只是在按线性顺序访问地址空间时才是理想的,否则效率不高。
因为那些常被访问的页,往往在主存中也停留得最久,结果它们因变“老”而不得不被置换出去。
FIFO的另一个缺点是,它有一种异常现象,即在增加存储块的情况下,反而使缺页中断率增加了。
当然,导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。
优先淘汰最早进入内存的页面,亦即在内存中驻留时间最久的页面。
该算法实现简单,只需把调入内存的页面根据先后次序链接成队列,设置一个指针总指向最早的页面。
但该算法与进程实际运行时的规律不适应,因为在进程中,有的页面经常被访问。
1.先进先出(FIFO)
该算法实现简单,只需把一个进程已调入内存的页面,按先后顺序链接成一个队列,并设置一个指针,称为替换指针,使它总是指向最老的页面。
1、输入当前要调用的页面号
2、判断该页面是否已在队列内,若在队列内,不执行任何操作
若不在队列内。
则执行以下操作判断队列是否已满,若队列未满,直接把该页面号存入队列 若队列已满,删除并返回队头元素,然后把该页面号存入队
3、输出置换次数,依次输出置换出的页面。
2.先进先出算法思路
在请求分页存储器管理系统设计中,先进先出(FIFO)算法是一种给出页面访问的顺序与分配给作业的主存块数,使用队列作为数据结构编写算法,实现统计缺页次数与页面置换操作,该算法总是先淘汰最先进入内存的页面,即选择在内存中停留时间最久的页面予以淘汰。
3.先进先出算法步骤
1.设置一些页面参数,
intpagenum=0内存页面数
inttotal=0要访问的页面总数
intlacknumber缺页的总数
2.设置一个队列
intseque[20]={0};队列长度设置为20,且初值设为0
3.执行算法
输入1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5
以输入-1结束
4.算法数据结构
Array[0][20]
Voidmain()系统主函数
cin>>pagenum键盘输入页号
存储页面号序列page[]
存储装入物理块中的页面memery[]
访问函数void Visit(int)
voidFIFO(void);
打印函数print()
核心函数FIFO()
5.主要函数代码
#include
intchoose; //选择置换方法
intPageOrder[100]; //页面走向
intOrder=0; //页面计数
intMaxPage;//页面总数
intMaxPhy; //物理块总数
intcount; //命中次数structPageTable //页表结构体
{
intPageNomber;
intPhyNomber;
intSta; //状态位
intVisit; //访问位
intChange; //改变位
};structPageTablep[10];//最多同时进入10个页表voidmain()
{
voidInit();
voidFifo();
voidLru();
Init();
cout<<"请选择置换方法"<cin>>choose;
if(choose==1)
{
cout<<"物理块变化过程:
"<Fifo();
cout<cout<<"命中次数:
"<else
Lru();
}voidInit()
{
cout<<"请输入页表长度";
cin>>MaxPage;
for(inti=1;i<=MaxPage;i++)
{
p[i].PageNomber=i;
p[i].PhyNomber=0;
p[i].Change=0;
p[i].Sta=0;
p[i].Visit=0;
}
cout<cin>>MaxPhy;
cout<<"请输入页面走向以0结束"<intj=0;
PageOrder[0]=1;
while(PageOrder[j]!
=0)
{
j++;
Order++;
cin>>PageOrder[j];
if(j>99)
{
cout<<"超过最大数量,请重新输入,以0结束!
";
continue;
}
}
}voidFifo()
{
intMax(structPageTableM[]);
structPageTablei[10];//模拟物理块
for(intj=0;j{
i[j].PageNomber=0;
i[j].Visit=0;
}
intb=0;//标志位,标记物理块已满
for(intk=1;k{
if(b==1)//物理块满,进行页面置换
{
inta=0;//标志位,是否命中
for(intm=0;m{
if(i[m].PageNomber==PageOrder[k])
{
a=1;
count++;
cout<<"命中"<<"";
break;
}
}
if(a==1)continue;//命中继续循环
intMa=Max(i);//未命中,选择时间最长的物理块进行置换
cout<<"替换"<i[Ma]=p[PageOrder[k]];
for(intl=0;li[l].Visit++;
continue;
}
for(j=0;j{
if(i[j].PageNomber==0)
{
i[j]=p[PageOrder[k]];
cout<<"进入"<<"";
for(intl=0;l<=j;l++)
i[l].Visit++;
if(j==MaxPhy-1)
b=b+1;
break;
}
}voidLru()
{}intMax(structPageTableM[])//返回最大值
{
inttemp,Max=0;
temp=M[0].Visit;
for(intj=1;j{
if(temp{
temp=M[j].Visit;
Max=j;
}
}
return(Max);
}5
5.测试案例
比如设置物理块个数为3,页面序号7 0 1 2 3 0 4 2 3,代码应列出算法置换的具体细节。
时刻
1
2
3
4
5
6
7
8
9
访问顺序
7
0
1
2
3
0
4
2
3
M=3
7
7
7
2
2
2
4
4
4
0
0
0
3
3
3
2
2
1
1
1
0
0
0
3
F
1
2
3
4
5
6
7
8
接下来我就讲下FIFO这种情况,FIFO就是先进先出的访问方式,根据题目里面的访问顺序:
6012030423,所有首先访问的是7,当第一次访问6的时候,内存中当然是没有的,所以就会发生中断去读取数据,完成中断之后,内存中就有了一个6,接着访问的是0,当然此时内存中也没有0,所以又会发生一次中断,同理,完成中断之后,内存中就有0了,接下来访问的就是第三个数1,很明显,此时内存中也是没有该元素的,所以也会发生中断,完成中断后内存里面就有一个1了。
此时内存中的数据为701。
接下来就要注意思想的转化了,因为题目中说了只有3块存储空间,到目前为止,3块空间都用完了。
所以,在访问第4个数字时(也就是访问2的时候),必须先丢弃一个数据,根据题目要求是FIFO的原理,所以,理所当然就应该丢弃最先访问的7,并去访问新的数据--2,即2替换7的位置,所以也会发生中断,并且中断完成后内存中的数据是201。
接下来又要访问第五个数字,即访问第二个0的时候,此时,内存的数据为201,其中刚好有一个0,所有就不会发生中断,而是继续访问下一个数,即第六个数--4。
此时内存中没有4这个数字,并且空间也全部占满了的,所有又必须丢弃一个数字,当然由于是FIFO,所有肯定会丢弃2,并再发生一次中断去读取4,当中断完成后,内存中的数据为430。
类似推断最后内存的数据为423。
6.算法流程图
由结果可以看出,使用FIFO算法,总是淘汰最先进入内存的页面,即即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。