操作系统页面置换算法文档格式.docx
《操作系统页面置换算法文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《操作系统页面置换算法文档格式.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键，要求在充分理解内存页面调度机制的根底上，模拟实现OPT、FIFO、LRU几种经典页面置换算法，比拟各种置换算法的效率与优缺点，从而了解虚拟存储实现的过程。
具体任务如下：
1）分析设计内容，给出解决方案
①要说明设计实现的原理；
②采用的数据结构：
定义为进程分配的物理块；
定义进程运行所需访问的页面号；
定义页的结构；
2〕模拟三种页面置换算法；
3〕比拟各种算法的优劣。
4〕对程序的每一局部要有详细的设计分析说明。
5〕源代码格式要规X。
6〕设计适宜的测试用例，对得到的运行结果要有分析。
任务要求：
Linux平台下实现〔Windows+VMware+Ubuntu〕
三、课程的详细设计
1〕系统设计
在进程运行过程中，假如其所要访问的页面不在内存而需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据，送磁盘的对换区中。
但应将哪
个页面调出，须根据一定的算法来确定。
通常，把选择换出页面的算法称为页面置换算法。
一个好的页面置换算法，应具有较低的页面更换频率。
从理论上讲，应将那些以后不再会访问的页面换出，或将那些在较长时间内不会再访问的页面调出。
2〕主程序流程图
主流程图
3〕先进先出（FIFO）页面置换算法
算法的根本思想：
该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。
该算法实现简单只需把一个进程已调入内存的页面，按先后次序存入一个时间数组，并将其中时间值最大的页面进展淘汰，并替换入新的页面就可以实现。
算法流程图：
FIFO置换算法
4〕最优页面置换置换算法〔OPT〕
其所选择的被淘汰页面，将是永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面。
可保证获得最低的缺页率。
但由于人们目前还无法预知一个进程在内存的假如干个页面中，哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法也是无法实现的。
但是可利用该算法去评价其它算法。
OPT页面置换算法
5〕最近最久未使用页面置换算法LRU
当需要淘汰某一页时，选择离当前时间最近的一段时间内最久没有使用过的页先淘汰。
该算法的主要出发点是，如果某页被访问了，如此它可能马上还被访问。
或者反过来说，如果某页很长时间未被访问，如此它在最近一段时间不会被访问。
LRU页面置换算法
四、源程序代码
#include"
stdio.h"
malloc.h"
#defineN20
#definenum3
/*进程分配物理块数目*/
intA[N]={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};
typedefstructpage/*页表映像*/
{
intaddress;
/*页面地址*/
structpage*next;
}page;
structpage*head,*run,*rear;
voidinitial（）/*进程分配物理块*/
inti=1;
page*p,*q;
head=（page*）malloc（sizeof（page））;
p=head;
for（i=1;
i<
=num;
i++）
{
q=（page*）malloc（sizeof（page））;
p->
next=q;
q->
address=-1;
next=NULL;
p=q;
}
rear=p;
}
voidprint（）
page*p=head->
next;
while（p）
if（p->
address!
=-1）/*防止输出-1*/
printf（"
%d\t"
p->
address）;
p=p->
\n"
）;
intsearch（intn）/*判断链表中是否有n*/
page*p;
inti=0;
while（p->
next）
if（p->
next->
address==n）
printf（"
Getitatthepage%d\n"
i+1）;
run=p;
return1;
p=p->
i++;
return0;
voidchangeOPT（intn,intposition）
inti;
inttotal=0;
intflag=1;
/*默认链表填满*/
intdistance[num];
/*用于存放距离*/
intMAX;
intorder=0;
p=head->
q=head->
for（i=0;
num;
i++）/*初始化距离*/
distance[i]=100;
i=0;
while（p）/*判断链表中是否填满*/
address==-1）
flag=0;
break;
if（!
flag）/*链表没有填满的情况*/
address=n;
Changethepage%d\n"
else/*链表已经填满的情况*/
while（q）/*计算距离*/
for（i=position+1;
N;
if（q->
address==A[i]）
distance[total]=i-position;
total++;
q=q->
MAX=distance[0];
i++）/*计算最大距离*/
if（distance[i]>
MAX）
MAX=distance[i];
order=i;
/*记录待替换的页面的位置*/
order+1）;
while（p）/*页面替换*/
if（i==order）
voidchangeFIFO（intn,intposition）
//默认队列已满
page*p,*delect;
while（p）
address==-1）//队列未满
if（flag）//队列已满
delect=head->
delect->
head->
next=delect->
Delectfromthehead,andaddnewtotheend.\n"
rear->
next=delect;
rear=delect;
voidchangeLRU（intn,intposition）
/*默认为已满*/
while（p）/*判断链表是否已满*/
flag）/*链表没有满的情况*/
else/*链表已满的情况*/
while（q）
for（i=position-1;
i>
=0;
i--）/*向前计算距离*/
distance[total]=position-i;
i++）/*计算最远距离*/
floatOPT（）
intlose=0;
floatlosef;
floatpercent;
if（search（A[i]）==0）
lose++;
changeOPT（A[i],i）;
print（）;
losef=（float）lose;
percent=1-（losef/N）;
returnpercent;
floatLRU（）
changeLRU（A[i],i）;
floatFIFO（）
page*p;
changeFIFO（A[i],i）;
else
p=run->
run->
next=p->
next=p;
Moveittoendofqueue.\n"
voidmain（）/*主函数局部*/
intchoice;
Selectthearithmetic:
\n
（1）OPT\n
（2）LRU\n（3）FIFO\nyourchoiceis:
"
scanf（"
%d"
&
choice）;
/*选择页面置换算法*/
initial（）;
/*创建进程*/
if（choice==1）/*采用OPT算法置换*/
percent=OPT（）;
/*计算OPT时的缺页率*/
ThepercentofOPTis%f\n"
percent）;
elseif（choice==2）/*采用LRU算法置换*/
percent=LRU（）;
/*计算LRU时的缺页率*/
ThepercentofLRUis%f\n"
elseif（choice==3）/*采用FIFO算法置换*/
percent=FIFO（）;
/*计算FIFO时的缺页率*/
ThepercentofFIFOis%f\n"
else
Yourchoiceisinvalid."
五、
调试结果显示
（1）OPT置换算法
（2）LRU置换算法
LRU
升级会员 