实验五. 请求页式存储管理的模拟
[实验内容]:
熟悉虚拟存储管理的各种页面置换算法，并编写模拟程序实现请求页式存储管理的页面置换算法----最近最久未使用算法（LRU），要求在每次产生置换时显示页面分配状态和缺页率。
[实验要求]：
1、运行给出的实验程序，查看执行情况，进而分析算法的执行过程，在理解FIFO页面置换算法和最近最久未使用算法（LRU）置换算法后，给出最佳置换算法的模拟程序实现，并集成到参考程序中。
2、执行2个页面置换模拟程序，分析缺页率的情况。最好页框数和访问序列长度可调节，在使用同一组访问序列数据的情况下，改变页框数并执行2个页面置换模拟程序，查看缺页率的变化。
3、在每次产生置换时要求显示分配状态和缺页率。程序的地址访问序列通过随机数产生，要求具有足够的长度。最好页框数和访问序列长度可调节。
实验的执行结果如下图所示（左下图为FIFO执行结果，右下图为LRU执行结果）：
程序源代码：
#include #include \"windows.h\" #include #include #include #include #include #include void initialize(); //初始化相关数据结构 void createps(); //随机生成访问序列 void displayinfo(); //显示当前状态及缺页情况 void fifo(); //先进先出算法 int findpage(); //查找页面是否在内存 void lru(); //最近最久未使用算法 int invalidcount = 0; // 缺页次数 int vpoint; //页面访问指针 int pageframe[10]; // 分配的页框 int pagehistory[10]; //记录页框中数据的访问历史 int rpoint; //页面替换指针 int inpflag; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页 struct PageInfo //页面信息结构 { int serial[100]; // 模拟的最大访问页面数，实际控制在20以上 int flag; // 标志位，0表示无页面访问数据 int diseffect; // 缺页次数 int total_pf; // 分配的页框数 int total_pn; // 访问页面序列长度 } pf_info; //////////////////////////////////////////////////////////////////////// //初始化相关数据结构 void initialize() { int i,pf; inpflag=0; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页 pf_info.diseffect =0; // 缺页次数 pf_info.flag =0; // 标志位，0表示无页面访问数据 printf(\"\\n请输入要分配的页框数：\"); // 自定义分配的页框数 scanf(\"%d\ pf_info.total_pf =pf; for(i=0;i<100;i++) // 清空页面序列 { pf_info.serial[i]=-1; } } /////////////////////////////////////////////////////////////////// // 随机生成访问序列 void createps(void ) { int s,i,pn; initialize(); //初始化相关数据结构 printf(\"\\n请输入要随机生成访问序列的长度：\"); //自定义随机生成访问序列的长度 scanf(\"%d\ srand(rand()); //初始化随机数队列的\"种子\" s=((float) rand() / 32767) * 50 + pn; // 随机产生页面序列长度 pf_info.total_pn = s; for(i=0;i pf_info.serial[i]=((float) rand() / 32767) * 16 ; //随机数的大小在0-15之间 } } //////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 显示当前状态及缺页情况 void displayinfo(void) { int i,n; if(vpoint==0) { printf(\"\\n=============页面访问序列=============\\n\"); for(i=0; i printf(\"%4d\ if ((i+1) % 10 ==0) printf(\"\\n\"); //每行显示10个 } printf(\"\\n======================================\\n\"); } printf(\"访问%3d : 内存<\ for(n=0;n if (pageframe[n] >=0) printf(\"%3d\ else printf(\" \"); } printf(\" >\"); if(inpflag==1) //缺页标志，0为不缺页，1为缺页 { printf(\" ==>缺页 \"); printf(\"缺页率%3.1f\ } printf(\"\\n\"); } //////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 查找页面是否在内存，1为在内存，0为不在即缺页 int findpage(int page) { int n; for(n=0;n pagehistory[n] ++; // 访问历史加1 } for(n=0;n if (pageframe[n]==page ) { inpflag=0 ; //inpflag缺页标志，0为不缺页，1为缺页 pagehistory[n]=0; //置访问历史为0 return 1; } } inpflag=1; //页面不存在，缺页 return 0; } //////////////////////////////////////////////////////////////////////// // FIFO页面置换算法 void fifo(void) { int n,count,pstate; rpoint=0; // 页面替换指针初始化为0 invalidcount = 0; // 缺页数初始化为0 createps(); // 随机生成访问序列 count=0; // 是否装满是所有的页框 for(n=0;n } inpflag=0; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页 for(vpoint=0;vpoint pstate=findpage(pf_info.serial[vpoint]); //查找页面是否在内存 if(count if(pstate==0) // 页不存在则装入页面 { pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint]; rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf; count++; } } else // 正常缺页置换 { if(pstate==0) // 页不存在则置换页面 { pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint]; rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf; pf_info.diseffect++; // 缺页次数加1 } } Sleep(10); displayinfo(); // 显示当前状态 } // 置换算法循环结束 getch(); return; } /////////////////////////////////////////////////////////////////// // LRU页面置换算法 void lru(void) { int n,count,pstate,max; rpoint=0; // 页面替换指针 invalidcount = 0; // 缺页次数初始化为0 createps(); // 随机生成访问序列 count=0; // 是否装满所有的页框 for(n=0;n pageframe[n]=-1; // 清除页框信息 pagehistory[n]=0; // 清除页框历史 } inpflag=0; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页 for(vpoint=0;vpoint pstate=findpage(pf_info.serial[vpoint]); //查找页面是否在内存 if(count if(pstate==0) // 页不存在则装入页面 { pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint]; //把要调入的页面放入一个空的页框里 rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf; count++; } } else // 正常缺页置换 { if(pstate==0)// 页不存在则置换页面 { max=0; for(n=1;n if(pagehistory[n]>pagehistory[max]) { max=n; } } rpoint=max; pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint]; pagehistory[rpoint]=0; pf_info.diseffect++; // 缺页次数加1 } } Sleep(10); displayinfo(); // 显示当前状态 } // 置换算法循环结束 _getch(); return; } /////////////////// //最佳置换算法 自己完成 /////////////////////////////////////////////////////////////////// // 主函数 int main() { char ch; system(\"cls\") ; while ( true ) { printf(\"*******************************************\\n\"); printf(\" 若要执行FIFO页面置算法请按1\\n\"); printf(\" 若要执行LRU 页面置算法请按2\\n\"); printf(\" 若要退出请按3\\n\") ; printf(\"*******************************************\\n\"); printf( \"Enter your choice (1 or 2 or 3): \"); do { //如果输入信息不正确，继续输入 ch = (char)getch() ; }while(ch != '1' && ch != '2'&& ch != '3'); printf(\"\\n\\n你按的是：%c ,现在为你执行对应操作。\ if(ch == '3') //选择3，退出 { return 0; } else { if(ch == '1') //选择1，FIFO { printf(\"\\n\\n----------*****执行FIFO算法*****-----------\\n\"); fifo(); } else { printf(\"\\n\\n----------*****执行LRU算法*****----------\\n\"); //lru(); } } system(\"cls\") ; } printf(\"\\n\\nPress Any Key To Continue:\"); getch() ; return 0; } 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容