完整word版页面置换算法实验报告文档格式.docx

1、LRU是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的,它利用“最近的过去”作为“最近的将来的近似，选择最近最久未使用的页面予以淘汰。该算法主要借助于页面结构中的访问时间time来实现，time记录了一个页面上次的访问时间,因此,当须淘汰一个页面时,选择处于内存的页面中其time值最小的页面，即最近最久未使用的页面予以淘汰。LFU页面置换算法LFU要求为每个页面配置一个计数器（即页面结构中的counter），一旦某页被访问，则将其计数器的值加1，在需要选择一页置换时，则将选择其计数器值最小的页面,即内存中访问次数最少的页面进行淘汰。设计流程: 1。通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。 2.指令

2、序列变换成页地址流 3.计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。 4.在主函数中生成要求的指令序列，并将其转换成页地址流;在不同的内存容量下调用上述函数使其计算并输出相应的命中率。三、实验步骤（包括主要步骤、代码分析等）主要代码：1。页面结构 typedef struct int pn， pfn, counter， time; pl_type ;pl_type pltotal_vp;其中pn为页面号（页号）,pfn为页帧号（物理块号），counter为一个周期内访问该页面的次数，time为访问时间；pltotal_vp为页面结构数组,由于共有320条指令，每页可装入10条指令,因此虚页

3、长total_vp的值为32.将此结构封装到Pahg.h文件中。2.页帧控制结构struct pfc_struct int pn, pfn; struct pfc_struct *next;；typedef struct pfc_struct pfc_type；pfc_type pfctotal_vp， freepf_head， busypf_head, *busypf_tail；其中pfctotal_vp定义用户进程的页帧控制结构数组,在该实验中，用户内存工作区是动态变化的，最多可达到用户进程的虚页数目,即32个物理块。*freepf_head为空闲页帧头的指针busypf_head为忙页帧

4、头的指针busypf_tail忙页帧尾的指针讲此结构封装到PageControl。h头文件中。3。主要函数（1） void initialize（int）： 初始化函数该函数主要对页面结构数组pl和页帧结构数组pfc进行初始化，如置页面结构中的页面号pn，初始化页帧号pfn为空，访问次数counter为0，访问时间time为-1；同样对页帧数组进行初始化,形成一个空闲页帧队列.（2） void OPT（int）: 计算使用最佳页面算法时的命中率（3） void FIFO（int）： 计算使用先进先出页面置换算法时的命中率（4） void LRU（int）: 计算使用最近最久未使用页面置换算法时

5、的命中率（5） void LFU（int）： 计算使用最少使用置换算法时的命中率void FIFO（int total_pf） /先进先出页面置换算法/ int i，j； pfc_type p； initialize（total_pf）； busypf_head=busypf_tail=NULL;for（i=0;itotal_instruction；i+） if（plpagei.pfn=INVALID） /*页面失效/ diseffect=diseffect+1； if（freepf_head=NULL） /*无空闲页帧*/ p=busypf_head-next; plbusypf_head-

6、pn.pfn=INVALID； /将忙页帧队首页面作为换出页面 freepf_head=busypf_head; freepf_head-next=NULL； busypf_head=p; /忙页帧头指针后移 p=freepf_headnext； /有空闲页帧 freepf_head freepf_head-pn=pagei； / 将所需页面调入空闲页帧 / plpagei.pfn=freepf_head-pfn； if（busypf_tail=NULL） / 若忙页帧队列为空，则将其头尾指针都指向刚调入页面所在的页帧 / busypf_head=busypf_tail=freepf_head

7、； else /否则，将刚调入页面所在的页帧挂在忙页帧队列尾部 busypf_tailnext=freepf_head； busypf_tail=freepf_head； freepf_head=p； /空闲页帧头指针后移 printf（FIFO：6。4f ，1-（float）diseffect/320）；void LRU（int total_pf） /*最近最久未使用页面置换算法/ int i,j； int min，minj,present_time; initialize（total_pf）； present_time=0；i plpagei。pfn=freepf_headpfn; /有空

8、闲页面，改为有效 plpagei。time=present_time； /修改页面的访问时间 freepf_head=freepf_head-next; /减少一个free 页面 else plpagei。time=present_time; /命中则修改该单元的访问时间 present_time+；LRU：%6.4f ，1（float）diseffect/320）;void OPT（int total_pf） /* 最佳页面置换算法 / int i,j，max，maxpage，d，disttotal_vp; initialize（total_pf）; for（i=0；total_instru

9、ction; if（plpagei.pfn=INVALID） /*页面失效/ if（freepf_head=NULL） /无空闲页面/ for（j=0;j+） if（plj.pfn！=INVALID）/所有位于内存页面的距离变量赋一足够大的数 distj=32767; else /不在内存的页面该变量则置为0 distj=0; d=1; /* 对于位于内存且在当前访问页面之后将再次被访问的页面，dist重置为当 前页 面与之后首次出现该页面时两者之间的距离 / for（j=i+1；jtotal_instruction; if（plpagej.pfn！=INVALID & distpagej=3

10、2767） distpagej=d； d+； max=-1; /查找dist变量值最大的页面作为换出页面 if（maxdistj） max=distj； maxpage=j； freepf_head=pfcplmaxpage。 freepf_headnext=NULL； plmaxpage.pfn=INVALID; plpagei.pfn=freepf_head-pfn; freepf_head=freepf_head- /减少一个free 页面 printf（OPT:6.4f ,1-（float）diseffect/320）；void LFU（int total_pf） / 最少使用页面置换

11、算法 / int i,j，min,minpage; if（plpagei。pfn=INVALID） /页面失效 diseffect+； if（freepf_head=NULL） /无空闲页帧 min=32767； for（j=0；jplj.counter&plj。counter； minpage=j； plj.counter=0； freepf_head=pfcplminpage.pfn； plminpage。 freepf_head-next=NULL； plpagei.pfn=freepf_headpfn； plpagei。counter+; /增加页面访问次数 freepf_head=f

12、reepf_headnext； /减少一个free 页 plpagei.counter+; /命中增加页面访问次数LFU:4f ”，1（float）diseffect/320）;将上述函数写成头文件的格式封装在Memory.h头文件中，由主函数main调用使用.运行结果打开linux虚拟机，用vim编辑器打开代码进行修改和调整。用g+编译器进行编译运,如图所示:四、结果分析与总结 由实验结果可知opt算法可保证获得最低的缺页率,但是由于目前还无法预知一个进程在内存的若干的页面中，哪一个页面是未来最长时间内不被访问的，因而该算法在实际应用中无法实现。Fifo算法有时候比较差，因为它所依据的条件是各个界面调入内存的时间，而页面调入的先后顺序不能反映页面的使用情况。LRU算法置换算法虽然是一种比较好的置换算法，但是在实际中需要用到寄存器和栈的硬件支持，LFC算法选择在最近时期使用最少的页面作为淘汰页，效率有时候很高.教师签名： 年 月 日