实验五虚拟内存页面置换算法.docx

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实验五虚拟内存页面置换算法

实验五虚拟内存页面置换算法

一:

实验目的

通过这次实验，加深对虚拟内存页面置换概念的理解，进一步掌握先进先出FIFO、最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的实现方法。

二:

实验内容

问题描述:

设计程序模拟先进先出FIFO、最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的工作过程。

假设内存中分配给每个进程的最小物理块数为m，在进程运行过程中要访问的页面个数为n，页面访问序列为P,…,P，分别利用不同的页1n

面置换算法调度进程的页面访问序列，给出页面访问序列的置换过程，计算每种算法缺页次数和缺页率。

程序要求:

1）利用先进先出FIFO、最佳置换OPI和最近最久未使用LRU三种页面置换算法模拟页面访问过程。

）模拟三种算法的页面置换过程，给出每个页面访问时的内存分配情况。

2

3）输入:

最小物理块数m，页面个数n，页面访问序列P,…,P，算法选1n择1-FIFO，2-OPI，3-LRU。

）输出:

每种算法的缺页次数和缺页率。

4

实现提示:

用C++语言实现提示:

1）程序中变量定义参考如下:

intPageOrder[MaxNumber];

intTime[MaxNumber];

intSimulate[MaxNumber][MaxNumber];

intPageCount[MaxNumber];

intPageNum,LackNum,PageMin;

doubleLackPageRate;

boolfound;

2）页面置换的实现过程如下:

变量初始化;

接收用户输入最小物理块数m，页面个数n，页面序列P,…,P，选择1n

算法1-FIFO，2-OPI，3-LRU;

根据用户选择的算法进行页面的分配和置换，输出页面置换算法的模拟

过程;

计算选择算法的缺页次数和缺页率;

输出选择算法的缺页次数和缺页率。

三:

概要设计

输入函数voidinput（）

初始化函数voidInitial（）

显示函数voidshow（）

先进先出算法的函数voidFIFO（）最佳置换算法的函数voidOPI（）最近最久未使用置换算法voidLRU（）主函数voidmain（）

{

input（）;

ints=0;

while（s!

=4）

{

cout<<"请选择算法:

"<

cout<<"1:

先进先出;2:

最佳值换算法;3:

最近最久未使用置换算

法;4:

退出"<

cin>>s;

switch（s）

{

case1:

FIFO（）;

show（）;

break;

case2:

OPI（）;

show（）;

break;

case3:

LRU（）;

show（）;

break;

case4:

return;

default:

cout<<"输入数字不对，请重新输入:

";

break;

}

}

}

四:

结果测试和截图以及说明输入:

页面个数20

页面数列70120304230321201701

系统为进程分配的物理块:

3

输出结果如截图所示:

先进先出算法:

2.最佳置换算法

3.LRU算法

说明:

—1表示的是物理块中没有页面。

相邻的相同的也同时表示出来了并没有空出。

五:

源代码

#include

//usingnamespacestd;

constintMaxNumber=100;

intPageOrder[MaxNumber];

intTime[MaxNumber];

intSimulate[MaxNumber][MaxNumber];intPageCount[MaxNumber];

intPageNum,LackNum,PageMin;doubleLackPageRate;

boolfound;

//输入

voidinput（）

{

cout<<"请输入页面个数:

（PageNum）"<

cin>>PageNum;

while（PageNum>MaxNumber）

{

cout<<"页面个数太大，请重新输入:

（PageNum）"<

cin>>PageNum;

}

cout<<"请输入页面序列:

"<

for（inti_PageOrder=0;i_PageOrder

{

cin>>PageOrder[i_PageOrder];

}

cout<<"请输入系统分配的最小页面个数:

（PageMin）"<

cin>>PageMin;

while（PageMin>MaxNumber）

{

cout<<"页面个数太大，请重新输入:

（PageMin）"<

cin>>PageMin;

}

}

//先进先出页面置换算法

voidInitial（）

{

for（inti_Time=0;i_Time

{

Time[i_Time]=PageNum;

}

for（inti_Simulate=0;i_Simulate

{

for（intj_Simulate=0;j_Simulate

{

Simulate[i_Simulate][j_Simulate]=-1;

}

}

LackNum=0;

LackPageRate=0;

found=true;

}

voidshow（）

{

for（inti=0;i

{

cout<

";

for（intk=0;k

{

cout<

}

cout<

}

LackPageRate=double（LackNum）/double（PageNum）;

cout<<"缺页数:

"<

cout<<"缺页率:

"<

voidFIFO（）

{

Initial（）;

inti=0;//指示PageOrder[]的序号

intj=0;//指示PageCount[]中要替换的序号

intk=0;

for（i=0;i

{

PageCount[i]=PageOrder[i];

for（k=0;k<=i;k++）

{

Simulate[i][k]=PageCount[k];

}

LackNum++;

}

for（;i

{

k=0;

found=false;

while（k

found））

{

if（PageCount[k]==PageOrder[i]）

{

found=true;

break;

}

else

k++;

}

if（!

found）

{

PageCount[j]=PageOrder[i];

LackNum++;

j++;

j=j%PageMin;

}

for（k=0;k

{

Simulate[i][k]=PageCount[k];

}

}

}

voidOPI（）

{

Initial（）;

inti=0;//指示PageOrder[]的序号

intj=0;//指示PageCount[]中要替换的序号

intk=0;

for（i=0;i

{

PageCount[i]=PageOrder[i];

intnum=i+1;//用来找刚刚换进的页面数在后面出现的位置

while（num

{

if（PageCount[i]==PageOrder[num]）

{

Time[i]=num;

break;

}

else

num++;

}

if（num==PageNum）

Time[i]=num;

for（k=0;k<=i;k++）

{

Simulate[i][k]=PageCount[k];

}

LackNum++;

}

for（;i

{

k=0;

found=false;

while（k

found））

{

if（PageCount[k]==PageOrder[i]）

{

found=true;

j=k;

break;

}

else

k++;

}

if（!

found）

{

j=0;

for（k=0;k

{

if（Time[k]>Time[j]）

j=k;

}

LackNum++;

}

PageCount[j]=PageOrder[i];

intnum=i+1;//用来找刚刚换进的页面数在后面出现的位置

while（num

{

if（PageCount[j]==PageOrder[num]）

{

Time[j]=num;

break;

}

else

num++;

}

if（num==PageNum）

Time[j]=num;

for（k=0;k

{

Simulate[i][k]=PageCount[k];

}

}

}

voidLRU（）//最近最久未使用置换算法

{

Initial（）;

inti=0;//指示PageOrder[]的序号

intj=0;//指示PageCount[]中要替换的序号

intk=0;

for（i=0;i

{

PageCount[i]=PageOrder[i];

Time[i]=0;

for（k=0;k<=i;k++）

{

Time[k]++;

Simulate[i][k]=PageCount[k];

}

LackNum++;

}

for（;i

{

k=0;

found=false;

while（k

found））

{

if（PageCount[k]==PageOrder[i]）

{

found=true;

j=k;

break;

}

else

k++;

}

if（!

found）

{

j=0;

for（k=0;k

{

if（Time[k]>Time[j]）

j=k;

}

LackNum++;

}

PageCount[j]=PageOrder[i];

Time[j]=0;

for（k=0;k

{

Time[k]++;

Simulate[i][k]=PageCount[k];

}

}

}

//主函数

voidmain（）

{

input（）;

ints=0;

while（s!

=4）

{

cout<<"请选择算法:

"<

cout<<"1:

先进先出;2:

最佳值换算法;3:

最近最久未使用置换算法;4:

退出"<

cin>>s;

switch（s）

{

case1:

FIFO（）;

show（）;

break;

case2:

OPI（）;

show（）;

break;

case3:

LRU（）;

show（）;

break;

case4:

return;

default:

cout<<"输入数字不对，请重新输入:

";

break;

}

}

}