Clock 及改进 Clock置换算法实现.docx
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Clock及改进Clock置换算法实现
操作系统课程设计报告
学院：
学生姓名:
＿＿
学号:
题目：
Clock及改进Clock置换算法实现
指导教师:
一、课程设计目的
操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。
●进一步巩固和复习操作系统的基础知识。
●培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。
●提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。
●提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。
二、课程设计内容与要求：
模拟实现Clock及改进Clock置换算法，程序应按照Clock置换算法及改进Clock置换算法模拟实现页面的置换。
1．不同的功能使用不同的函数实现（模块化），对每个函数的功能和调用接口要注释清楚。
对程序其它部分也进行必要的注释。
2．对系统进行功能模块分析、画出总流程图和各模块流程图。
3．用户界面要求使用方便、简洁明了、美观大方、格式统一。
所有功能可以反复使用，最好使用菜单。
4．通过命令行相应选项能直接进入某个相应菜单选项的功能模块。
5．所有程序需调试通过
三、算法及关键数据结构设计
（1）Clock置换算法：
当采用简单Clock算法是只需为每页设置一位访问位，再将内存中的所用页面都通过链接指针链接成一个循环队列。
当某页被访问时，其访问位被置1。
置换算法在选择一页淘汰时，只需检查页的访问位。
如果是0，就选择该页换出；若为1，则重新将他置0,暂不换出，而给该页第二次驻留内存的机会,在按照FIFO算法检查下一个页面。
当检查到队列中的最后一个页面是，若其访问位仍为1，则再返回到队首去检查第一个页面。
（2）算法流程图
（3）改进型Clock置换算法
在将一个页面换出时，如果该页已被修改过，便须将该页重新写回到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它拷回磁盘。
在改进型Clock算法中，除须考虑页面的使用情况外，还须在增加一个因素，即置换代价，这样页面换出时，既要是未使用过的页面，又要是未被修改过的页面。
把同时满足这两个条件的页面作为首选淘汰的页面。
由访问位A和修改位M可以组合成下面四种类型的页面:
1类（A=0，M=0）：
表示该页最近既未被访问，又未被修改，是最佳淘汰页。
2类（A=0，M=0）：
表示该页最近未被访问，但已被修改，并不是很好的淘汰页。
3类（A=1，M=0）：
表示该页最近已被访问，但未被修改，该页有可能在被访问。
4类（A=1，M=1）：
表示该页最近已被访问且被修改，该页可能再被访问。
，
执行过程：
①从查寻指针当前位置起扫描内存分页循环队列，选择A=0且M=0的第一个页面淘汰；若未找到，转②
②开始第二轮扫描，选择A=0且M=1的第一个页面淘汰，同时将经过的所有页面访问位置0；若不能找到，转①
四、程序代码分析
（1）Clock置换算法代码实现
voidCLOCK（intnum）{
intj;
if（isInside（num））{
cout<<"命中"<for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
else
if（count==A）{
lost++;
for（j=0;jif（state[j]==0）{
break;
}
else{
state[j]=0;
}
j++;
j=j%3;
}
Inside[j]=Page[num];
state[j]=1;
for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
else{
Inside[count]=Page[num];
count++;
for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
}
（2）改进Clock置换算法实现
voidLCLOCK（intnum）{
intj;
if（isInside2（num））{
cout<<"命中"<for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
else
if（count==A）{
lost++;
j=whichpage（）;
Inside[j]=Page[num];
state2[j][0]=1;
for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
else{
Inside[count]=Page[num];
count++;
for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
}
五．程序截图
运行截图：
六．程序代码
#include
#include
usingnamespacestd;
#defineM2
intconstA=4;//内存中存放的页面数
intcount=0;
intInside[A];
intconstPageCount=10;//总的页面数
intPage[PageCount];
intinsert=0;//先到先出置换算法fcfo中表示当内存满的时候，新进入的页号放的位置
intsuiji=0;//随机置换算法randchange当内存满的时候，新进入的页号放的位置
intstate[A];//clock置换算法中，内存中的每个页面号对应的状态
intstate2[A][M];//二维数组，第一行第一列为访问位，第一行的第二列为修改位
doublelost=0.0;
//检测页号是否在内存中
boolisInside（intnum）{
for（inti=0;iif（Inside[i]==Page[num]）{
state[i]=1;
returntrue;
}
}
returnfalse;
}
//判断页面是否已经被修改
boolchange（）{
if（（rand（）%2+1）==1）{
cout<<"该页面被修改"<returntrue;
}
else
returnfalse;
}
//用于改进型clock置换算法，检测页号是否在内存中并把访问位和修改位置1
boolisInside2（intnum）{
for（inti=0;iif（Inside[i]==Page[num]）{
if（change（））{
state2[i][0]=1;
state2[i][1]=1;
}
else{
state2[i][0]=1;
}
returntrue;
}
}
returnfalse;
}
//用于改进型clock置换算法，判断内存中第几个需要被置换
intwhichpage（）{
intj;
for（j=0;jif（state2[j][0]==0&&state2[j][1]==0）{
returnj;
}
}
for（j=0;jif（state2[j][0]==0&&state2[j][1]==1）{
returnj;
}
state2[j][0]=0;
}
for（j=0;jstate2[j][0]=0;
}
returnwhichpage（）;
}
//简单Clock置换算法
voidCLOCK（intnum）{
intj;
if（isInside（num））{
cout<<"命中"<for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
else
if（count==A）{
lost++;
for（j=0;jif（state[j]==0）{
break;
}
else{
state[j]=0;
}
j++;
j=j%3;
}
Inside[j]=Page[num];
state[j]=1;
for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
else{
Inside[count]=Page[num];
count++;
for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
}
//改进型clock置换算法
voidLCLOCK（intnum）{
intj;
if（isInside2（num））{
cout<<"命中"<for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
else
if（count==A）{
lost++;
j=whichpage（）;
Inside[j]=Page[num];
state2[j][0]=1;
for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
else{
Inside[count]=Page[num];
count++;
for（inti=0;icout<<"物理块"<"<}
}
intmain（）{
charch;
cout<<"默认的页号为"<for（inti=0;iPage[i]=rand（）%9+1;
cout<}
cout<while
（1）{
cout<<"------------1.Clock置换算法（CLOCK）-----"<cout<<"------------2.改进型Clock置换算法--------"<cout<<"------------0.退出-----------------------"<cout<<"-------------输入进行选择----------------"<cin>>ch;
switch（ch）{
case'1':
{
lost=0;
count=0;
for（intm=0;mstate[m]=0;
}
for（intj=0;jInside[j]=0;
}
for（inti=0;icout<<"读入Page["<CLOCK（i）;
}
cout<<"\n页面访问次数"<}break;
case'2':
{
lost=0;
count=0;
for（intm=0;mfor（intn=0;n<2;n++）
state2[m][n]=0;
}
for（intj=0;jInside[j]=0;
}
for（inti=0;icout<<"读入Page["<LCLOCK（i）;
}
cout<<"\n页面访问次数"<}break;
case'0':
{
exit（0）;
}break;
}
}
return0;
}
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