操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)五頁(yè)面置換算法模擬

1、 實(shí)驗(yàn)五. 請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理的模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:熟悉虛擬存儲(chǔ)管理的各種頁(yè)面置換算法，并編寫(xiě)模擬程序?qū)崿F(xiàn)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理的頁(yè)面置換算法-最近最久未使用算法（LRU），要求在每次產(chǎn)生置換時(shí)顯示頁(yè)面分配狀態(tài)和缺頁(yè)率。實(shí)驗(yàn)要求：1、運(yùn)行給出的實(shí)驗(yàn)程序，查看執(zhí)行情況，進(jìn)而分析算法的執(zhí)行過(guò)程，在理解FIFO頁(yè)面置換算法和最近最久未使用算法（LRU）置換算法后，給出最佳置換算法的模擬程序?qū)崿F(xiàn)，并集成到參考程序中。2、執(zhí)行2個(gè)頁(yè)面置換模擬程序，分析缺頁(yè)率的情況。最好頁(yè)框數(shù)和訪問(wèn)序列長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)，在使用同一組訪問(wèn)序列數(shù)據(jù)的情況下，改變頁(yè)框數(shù)并執(zhí)行2個(gè)頁(yè)面置換模擬程序，查看缺頁(yè)率的變化。3、在每次產(chǎn)生置換時(shí)要求顯示分配

2、狀態(tài)和缺頁(yè)率。程序的地址訪問(wèn)序列通過(guò)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生，要求具有足夠的長(zhǎng)度。最好頁(yè)框數(shù)和訪問(wèn)序列長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示（左下圖為FIFO執(zhí)行結(jié)果，右下圖為L(zhǎng)RU執(zhí)行結(jié)果）： 程序源代碼：#include <libio.h>#include "windows.h"#include <conio.h>#include <stdlib.h>#include <fstream.h>#include <io.h>#include <string.h>#include <stdio.h>void

3、initialize(); /初始化相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)void createps(); /隨機(jī)生成訪問(wèn)序列void displayinfo(); /顯示當(dāng)前狀態(tài)及缺頁(yè)情況void fifo(); /先進(jìn)先出算法int findpage(); /查找頁(yè)面是否在內(nèi)存void lru(); /最近最久未使用算法int invalidcount = 0; / 缺頁(yè)次數(shù)int vpoint; /頁(yè)面訪問(wèn)指針int pageframe10; / 分配的頁(yè)框int pagehistory10; /記錄頁(yè)框中數(shù)據(jù)的訪問(wèn)歷史int rpoint; /頁(yè)面替換指針int inpflag; /缺頁(yè)標(biāo)志，0為不缺頁(yè)，1為缺

4、頁(yè)struct PageInfo /頁(yè)面信息結(jié)構(gòu) int serial100; / 模擬的最大訪問(wèn)頁(yè)面數(shù)，實(shí)際控制在20以上 int flag; / 標(biāo)志位，0表示無(wú)頁(yè)面訪問(wèn)數(shù)據(jù) int diseffect; / 缺頁(yè)次數(shù) int total_pf; / 分配的頁(yè)框數(shù) int total_pn; / 訪問(wèn)頁(yè)面序列長(zhǎng)度 pf_info;/初始化相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)void initialize() int i,pf;inpflag=0; /缺頁(yè)標(biāo)志，0為不缺頁(yè)，1為缺頁(yè)pf_info.diseffect =0; / 缺頁(yè)次數(shù)pf_info.flag =0; / 標(biāo)志位，0表示無(wú)頁(yè)面訪問(wèn)數(shù)據(jù)printf(

5、"n請(qǐng)輸入要分配的頁(yè)框數(shù)："); / 自定義分配的頁(yè)框數(shù) scanf("%d",&pf);pf_info.total_pf =pf; for(i=0;i<100;i+) / 清空頁(yè)面序列 pf_info.seriali=-1; / 隨機(jī)生成訪問(wèn)序列void createps(void )int s,i,pn; initialize(); /初始化相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)printf("n請(qǐng)輸入要隨機(jī)生成訪問(wèn)序列的長(zhǎng)度："); /自定義隨機(jī)生成訪問(wèn)序列的長(zhǎng)度 scanf("%d",&pn); srand(r

6、and(); /初始化隨機(jī)數(shù)隊(duì)列的"種子"s=(float) rand() / 32767) * 50 + pn; / 隨機(jī)產(chǎn)生頁(yè)面序列長(zhǎng)度pf_info.total_pn = s;for(i=0;i<s;i+) /產(chǎn)生隨機(jī)訪問(wèn)序列 pf_info.seriali=(float) rand() / 32767) * 16 ; /隨機(jī)數(shù)的大小在0-15之間 / 顯示當(dāng)前狀態(tài)及缺頁(yè)情況void displayinfo(void) int i,n; if(vpoint=0) printf("n=頁(yè)面訪問(wèn)序列=n"); for(i=0; i<pf_i

7、nfo.total_pn; i+) printf("%4d",pf_info.seriali); if (i+1) % 10 =0) printf("n"); /每行顯示10個(gè) printf("n=n"); printf("訪問(wèn)%3d : 內(nèi)存<",pf_info.serialvpoint); for(n=0;n<pf_info.total_pf;n+) / 頁(yè)框信息 if (pageframen >=0) printf("%3d",pageframen); else prin

8、tf(" "); printf(" >"); if(inpflag=1) /缺頁(yè)標(biāo)志，0為不缺頁(yè)，1為缺頁(yè) printf(" =>缺頁(yè) "); printf("缺頁(yè)率%3.1f",(float)(pf_info.diseffect)*100.00/vpoint); printf("n"); / 查找頁(yè)面是否在內(nèi)存，1為在內(nèi)存，0為不在即缺頁(yè)int findpage(int page) int n; for(n=0;n<pf_info.total_pf;n+) pagehisto

9、ryn +; / 訪問(wèn)歷史加1for(n=0;n<pf_info.total_pf;n+) if (pageframen=page ) inpflag=0 ; /inpflag缺頁(yè)標(biāo)志，0為不缺頁(yè)，1為缺頁(yè) pagehistoryn=0; /置訪問(wèn)歷史為0 return 1; inpflag=1; /頁(yè)面不存在，缺頁(yè) return 0; / FIFO頁(yè)面置換算法void fifo(void) int n,count,pstate; rpoint=0; / 頁(yè)面替換指針初始化為0 invalidcount = 0; / 缺頁(yè)數(shù)初始化為0 createps(); / 隨機(jī)生成訪問(wèn)序列 cou

10、nt=0; / 是否裝滿是所有的頁(yè)框 for(n=0;n<pf_info.total_pf;n+) / 清除頁(yè)框信息 pageframen=-1; inpflag=0; /缺頁(yè)標(biāo)志，0為不缺頁(yè)，1為缺頁(yè) for(vpoint=0;vpoint<pf_info.total_pn;vpoint+) / 執(zhí)行算法 pstate=findpage(pf_info.serialvpoint); /查找頁(yè)面是否在內(nèi)存 if(count<pf_info.total_pf) / 開(kāi)始時(shí)不計(jì)算缺頁(yè) if(pstate=0) / 頁(yè)不存在則裝入頁(yè)面 pageframerpoint=pf_info

11、.serialvpoint;rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf;count+; else / 正常缺頁(yè)置換 if(pstate=0) / 頁(yè)不存在則置換頁(yè)面 pageframerpoint=pf_info.serialvpoint;rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf;pf_info.diseffect+; / 缺頁(yè)次數(shù)加1 Sleep(10); displayinfo(); / 顯示當(dāng)前狀態(tài) / 置換算法循環(huán)結(jié)束 getch(); return;/ LRU頁(yè)面置換算法void lru(void) int n,count

12、,pstate,max; rpoint=0; / 頁(yè)面替換指針 invalidcount = 0; / 缺頁(yè)次數(shù)初始化為0 createps(); / 隨機(jī)生成訪問(wèn)序列 count=0; / 是否裝滿所有的頁(yè)框 for(n=0;n<pf_info.total_pf;n+) pageframen=-1; / 清除頁(yè)框信息 pagehistoryn=0; / 清除頁(yè)框歷史 inpflag=0; /缺頁(yè)標(biāo)志，0為不缺頁(yè)，1為缺頁(yè) for(vpoint=0;vpoint<pf_info.total_pn;vpoint+) / 執(zhí)行算法 pstate=findpage(pf_info.ser

13、ialvpoint); /查找頁(yè)面是否在內(nèi)存 if(count<pf_info.total_pf) / 開(kāi)始時(shí)不計(jì)算缺頁(yè) if(pstate=0) / 頁(yè)不存在則裝入頁(yè)面 pageframerpoint=pf_info.serialvpoint; /把要調(diào)入的頁(yè)面放入一個(gè)空的頁(yè)框里rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf;count+; else / 正常缺頁(yè)置換 if(pstate=0)/ 頁(yè)不存在則置換頁(yè)面 max=0; for(n=1;n<pf_info.total_pf;n+) if(pagehistoryn>pagehistoryma

14、x) max=n; rpoint=max; pageframerpoint=pf_info.serialvpoint; pagehistoryrpoint=0; pf_info.diseffect+; / 缺頁(yè)次數(shù)加1 Sleep(10); displayinfo(); / 顯示當(dāng)前狀態(tài) / 置換算法循環(huán)結(jié)束 _getch(); return; /最佳置換算法 自己完成/ 主函數(shù)int main() char ch; system("cls") ; while ( true ) printf("*n"); printf(" 若要執(zhí)行FIFO頁(yè)面

15、置算法請(qǐng)按1n");printf(" 若要執(zhí)行LRU 頁(yè)面置算法請(qǐng)按2n"); printf(" 若要退出請(qǐng)按3n") ; printf("*n"); printf( "Enter your choice (1 or 2 or 3): "); do /如果輸入信息不正確，繼續(xù)輸入 ch = (char)getch() ;while(ch != '1' && ch != '2'&& ch != '3'); printf("nn你按的是：%c ,現(xiàn)在為你執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作。",ch); if(ch = '3') /選