操作系统——页面置换算法

1. 通过随机函数生成一个程序的指令序列，共包含320条指令；每条指令包含一个将要访问的随机虚拟内存地址。
2. 将指令序列转换为页面访问序列，设：1）页面大小为1KB；2）用户物理内存容量为4~32页；3）用户虚拟存储容量为32KB。
3. 在用户虚拟存储区中，按照每页存放10条指令排列虚拟内存地址。
4. 计算并输出两种页面置换算法在不同内存容量下的访问命中率。访问命中率的计算公式为：访问命中率=1 - (页面失效次数/页面总数)。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
vector<int> createRand(int n)
{
    vector<int> zhiLing;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        zhiLing.push_back(rand()%(32*10));
    }
    return zhiLing;
}
vector<int> memoryToPage(vector<int>& Memory)
{
    vector<int> virtualPage;
    for(int &x:Memory)
    {
        virtualPage.push_back(x/10);
    }
    return virtualPage;
}
int LRU(vector<int> virtualPage,int realSize)
{
    int mingZhong=0;
    vector<pair<int,int>> realMemory(realSize,{-1,-1});
    for(int i=0;i<virtualPage.size();i++)
    {
        int flag=1;
        for(int j=0;j<realSize;j++)
        {
            if(realMemory[j].first==virtualPage[i])//命中
            {
                realMemory[j].second=i;
                mingZhong++;
                flag=0;
                break;
            }
        }
        if(flag)//页面失效
        {
            int mn=i,mnb=-1;
            for(int j=0;j<realSize;j++)
            {
                if(realMemory[j].second<mn)
                {
                    mn=realMemory[j].second;
                    mnb=j;
                }
            }
            realMemory[mnb]={virtualPage[i],i};
        }
    }
    return mingZhong;
}
int OPT(vector<int> virtualPage,int realSize)
{
    int mingZhong=0;
    vector<pair<int,int>> realMemory(realSize,{-1,1e5});
    for(int i=0;i<virtualPage.size();i++)
    {
        int flag=1;
        for(int j=0;j<realSize;j++)
        {
            if(realMemory[j].first==virtualPage[i])  //命中
            {
                mingZhong++;
                flag=0;
                break;
            }
            realMemory[j].second=1e5;
        }
        if(flag)//页面失效
        {
            for(int j=0;j<realSize;j++)  //更新之后第一次使用时间
            {
                for(int w=i+1;w<virtualPage.size();w++)
                {
                    if(virtualPage[w]==realMemory[j].first)
                    {
                        realMemory[j].second=min(realMemory[j].second,w);
                    }
                }
            }
            int mx=0,mxb=-1;
            for(int j=0;j<realSize;j++)
            {
                if(realMemory[j].second>mx)
                {
                    mx=realMemory[j].second;
                    mxb=j;
                }
            }
            realMemory[mxb].first=virtualPage[i];
        }
    }
    return mingZhong;
}
int main() {
    srand(time(nullptr));
    vector<int> zhiLing= createRand(320);
    vector<int> virtualPage= memoryToPage(zhiLing);
    printf("    物理内存容量页数\tLRU访问命中率\tOPT访问命中率\n");
    for(int i=4;i<=32;i++)
    {
        int LRUmingZhong=LRU(virtualPage,i);
        int OPTmingZhong= OPT(virtualPage,i);
        printf("\t%d\t\t  %.2f%%\t  %.2f%%\n",i,LRUmingZhong/320.0*100,OPTmingZhong/320.0*100);
    }
    return 0;
}