实验五 页面置换算法的模拟

1.实验目的

1）了解虚拟存储技术的特点。

2）掌握请求页式存储管理的页面置换算法，如最佳（Optimal）置换算法、先进先出（Fisrt In First Out）置换算法和最近最久未使用（LeastRecently Used）置换算法。

2.实验要求

1）设计模拟实现OPT、FIFO和LRU页面置换算法中的任意一种。

OPT算法：需要发生页面置换时，算法总是选择在将来最不可能访问的页面进行置换。

FIFO算法：算法总是选择在队列中等待时间最长的页面进行置换。

LRU算法：如果某一个页面被访问了，它很可能还要被访问；相反，如果它长时间不被访问，那么，在最近未来是不大可能被访问的。

2)完成算法代码。

3)运行程序，算出结果。

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <algorithm>
 
using namespace std;
#define MAX_L 1000
#define MAX_M 1000
int m,k;//可用内存块和作业的页面数分别为m和k
int ReqPage[MAX_L],L;//页面走向长度为L
 
double random() {  
	static double Seed = 233;  //随机种子，在此处可改变初值 
	Seed = 125.0 * (Seed + 1.0);
	Seed = Seed - 8192.0 * (int)(Seed/8192);
	return (Seed+0.5)/8192;
}
 
void CALC_FIFO() {
	cout << "FIFO算法\n"; 
	static int PageTable[MAX_M];
	int missNum = 0;
	for (int i = 0; i<m && i<L; i++) {
	  PageTable[i] = ReqPage[i];
	  missNum++;
	}
	int lastId = 0;
	if (L > m) {
		for (int i = m; i < L; i++) {
			int *pageIt = find(PageTable, PageTable+m, ReqPage[i]);
			if (pageIt != PageTable+m) continue;
			missNum++;
			printf("第%d次缺页，%d换入，%d换出\n",missNum,ReqPage[i],PageTable[lastId]);
			PageTable[lastId] = ReqPage[i];	
			lastId = lastId+1;
			if (lastId == m) lastId = 0;
		}
	}
	printf("缺页率%g\n", 1.0*missNum/L); 
}
 
void CALC_LRU() {
	cout << "LRU算法\n"; 
    int PageTable[MAX_M];
    int LastVisitTime[MAX_M]; //记录最近访问时间 
	int missNum = 0;
	for (int i = 0; i<m && i<L; i++) {
	  PageTable[i] = ReqPage[i];
	  LastVisitTime[i] = i;
	  missNum++;
	}
	if (L > m) {
		for (int i = m; i < L; i++) {
			int *pageIt = find(PageTable, PageTable+m, ReqPage[i]);
			if (pageIt != PageTable+m) {
				LastVisitTime[pageIt - PageTable] = i;
			    continue;
			}
			missNum++;
			int *minLastVisitIt = min_element(LastVisitTime, LastVisitTime + m);
			int pageOutId = minLastVisitIt - LastVisitTime;
			printf("第%d次缺页，%d换入，%d换出\n",missNum,ReqPage[i],PageTable[pageOutId]);
		    PageTable[pageOutId] = ReqPage[i];	
			LastVisitTime[pageOutId] = i;
		}
	}
	printf("\n缺页率%g\n", 1.0*missNum/L); 
}
 
int main() {
	cout << "请分别输入可用内存块m,作业的页面数k,页面走向长度为L\n";
	cin >> m >> k >> L;
	cout << "随机生成的页面走向为:\n";
	for (int i = 0; i < L; i++) {
	  ReqPage[i] = static_cast<int>(random() * k);
	  	// random()生成0~1，  random()*k 向零取整为0~k-1  
	  cout << ReqPage[i]<< " ";
    }
    puts("");
    
    CALC_FIFO();
    CALC_LRU();
	return 0;
} 

运行之后：

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