实验报告三 虚拟内存页面置换算法

实验报告三 虚拟内存页面置换算法

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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、实验的开发环境

1. 硬件设备：PC机一台

2. 软件环境：安装Windows操作系统或者Linux操作系统，并安装相关的程序开发环境，如C \\C++\\Java 等编程语言环境。

三、实验设计思路 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P1, … ,Pn，分别利用不同的页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。

四、实验内容及结果

程序要求如下：

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。

2）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。

3）输入：最小物理块数m，页面个数n，页面访问序列P1, … ,Pn，算法选择1-FIFO，2-OPI，3-LRU。

4）输出：每种算法的缺页次数和缺页率。 程序源码如下：

#include \const int DataMax=100; const int BlockNum = 10;

int DataShow[BlockNum][DataMax]; // 用于存储要显示的数组

bool DataShowEnable[BlockNum][DataMax]; // 用于存储数组中的数据是否需要显示 //int Data[DataMax]={4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,6,2,3,7,1,2,6,1}; // 测试数据 //int N = 20; // 输入页面个数 int Data[DataMax]; // 保存数据 int Block[BlockNum]; // 物理块 int count[BlockNum]; // 计数器 int N ; // 页面个数 int M;//最小物理块数 int ChangeTimes;

void DataInput(); // 输入数据的函数 void DataOutput();

void FIFO(); // FIFO 函数 void Optimal(); // Optimal函数 void LRU(); // LRU函数

///*

int main(int argc, char* argv[]) {

DataInput();// DataInput(); // FIFO(); // Optimal(); // LRU(); // return 0; int menu; while(true) { cout<>menu; switch(menu) { case 1: FIFO();break; case 2: Optimal();break; case 3: LRU();break; default: break; } if(menu!=1&&menu!=2&&menu!=3) break; } } //*/

void DataInput() {

cout<<\请输入最小物理块数：\ cin>>M;

while(M > BlockNum) // 大于数据个数 {

cout<<\物理块数超过预定值，请重新输入：\ cin>>M; }

cout<<\请输入页面的个数：\ cin>>N;

while(N > DataMax) // 大于数据个数 {

cout<<\页面个数超过预定值，请重新输入：\ cin>>N; }

cout<<\请输入页面访问序列：\ for(int i=0;i>Data[i]; }

void DataOutput() {

int i,j;

for(i=0;i

cout<

cout<

for(j=0;j

cout<<\

for(i=0;i

if( DataShowEnable[j][i] ) cout<

cout<<\ \ }

cout<

cout<<\缺页次数: \

cout<<\缺页率: \}

void FIFO() {

int i,j; bool find; int point;

int temp; // 临时变量 ChangeTimes = 0; for(j=0;j

DataShowEnable[j][i] = false; // 初始化为false，表示没有要显示的数据

for(i=0;i

count[i] = 0; // 大于等于BlockNum，表示块中没有数据，或需被替换掉 // 所以经这样初始化（3 2 1），每次替换>=3的块，替换后计数值置1， // 同时其它的块计数值加1 ，成了（1 3 2 ），见下面先进先出程序段 }

for(i=0;i

// 增加count for(j=0;j

find = false; // 表示块中有没有该数据 for(j=0;j

if( Block[j] == Data[i] ) {

find = true; } }

if( find ) continue; // 块中有该数据，判断下一个数据 // 块中没有该数据

ChangeTimes++; // 缺页次数++

if( (i+1) > M ) // 因为i是从0开始记，而M指的是个数，从1开始，所以i+1 {

//获得要替换的块指针 temp = 0;

for(j=0;j

if( temp < count[j] ) {

temp = count[j];

point = j; // 获得离的最远的指针 } } }

else point = i; // 替换

Block[point] = Data[i];

count[point] = 0; // 更新计数值

// 保存要显示的数据 for(j=0;j

DataShow[j][i] = Block[j];

DataShowEnable[i

// 输出信息 cout<< endl;

cout<<\ DataOutput(); }

void Optimal() {

int i,j,k; bool find; int point;

int temp; // 临时变量，比较离的最远的时候用 ChangeTimes = 0; for(j=0;j

DataShowEnable[j][i] = false; // 初始化为false，表示没有要显示的数据 // for(i=0;i

// count[i] = 0 ; // // }

for(i=0;i

find = false; // 表示块中有没有该数据 for(j=0;j

{

if( Block[j] == Data[i] ) find = true; }

if( find ) continue; // 块中有该数据，判断下一个数据 // 块中没有该数据，最优算法 ChangeTimes++; // 缺页次数++ for(j=0;j

// 找到下一个值的位置 find = false;

for( k =i;k

if( Block[j] == Data[k] ) {

find = true; count[j] = k; break; } }

if( !find ) count[j] = N; }

if( (i+1) > M ) // 因为i是从0开始记，而BlockNum指的是个数，从1开始，所以i+1 {

//获得要替换的块指针 temp = 0;

for(j=0;j

if( temp < count[j] ) {

temp = count[j];

point = j; // 获得离的最远的指针 } } }

else point = i; // 替换

Block[point] = Data[i];

// 保存要显示的数据 for(j=0;j

DataShow[j][i] = Block[j];

DataShowEnable[i

// 输出信息 cout<< endl;

cout<<\ DataOutput(); }

void LRU()