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。
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