操作系统实验六——简单clock算法（C++实现）

介绍

1.理解虚拟内存管理下的 LRU 算法原理

这种算法的基本思想是，如果某一页被访问了，那么它很可能马上又被访问；反之，如

果某一页很长时间没有被访问，那么最近也不太可能会被访问。这种算法考虑了程序设计的局部性原理。其实质是，当需要置换一页时，选择在最近一段时间最久未使用的页面予以淘汰。

2.掌握近似 LRU 算法的原理，即 clock 算法 在存储分块表（或页表）中设一个“引用位”，当存储分块表中的某一页被访问时，该 位由硬件自动置 1，并由页面管理软件周期性把所有引用位置 0。这样，在一个时间周期 T 内，某些被访问过的页面其引用位为 1，而未被访问过的页面其引用位为 0。根据引用位的 状态来判别各页面最近的使用情况。当需要置换一页面时，选择其引用位为 0 的页。

3.用 C 语言编写程序采用 clock 算法实现下题中作业运行情况，要求程序运行后根据输 入物理块的个数，输出运用该算法后 F、f 的值。 在一个请求分页系统中，采用简单 clock 算法时，假如一个作业的页面走向为 4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数 M 发生变化时， 访问过程中发生的缺页次数和缺页率为多少。

代码

/*
如果内存中有该页，那么访问位置1，指针指向该位置+1 
如果内存中没有该页，那么顺着指针循环遍历
遇到访问位为1的置0，遇到访问位为0的置换页面，且指针+1。 
*/
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int n, m;		//物理块个数、作业页面个数 
int page[20];	//需要访问的页面 
struct Mem {	//内存		
	int pnum;	//页面号
	int visit;	//访问位
}mem[10];
int idx = 1;	//内存指针
int lack_cnt;	//缺页次数

//输入一个页面号，返回内存中的位置，返回-1则没有 
int find(int x) { 
	for(int i = 1; i <= n; i++) {
		if(mem[i].pnum == x) return i;
	}
	return -1;
}

//输出当前内存的情况 
void myprint() {
	for(int i = 1; i <= n; i++)
		cout << '|' << mem[i].pnum << "|" << mem[i].visit << '|' << '\t';
	cout << endl;
}

int main() {
	cout << "02 王鹏" << endl << endl;
	cout << "请输入物理块的个数" << endl;
	cin >> n;
	cout << "请输入页面个数" << endl;
	cin >> m;
	cout << "请依次输入作业的页面走向" << endl;
	for(int i = 1; i <= m; i++) cin >> page[i];
	cout << endl;
	
	//遍历页面
	for(int i = 1; i <= m; i++) {
		int j = find(page[i]);
		if(j == -1) {	//如果内存没有
			lack_cnt++;	//缺页次数++ 
			while(1) {
				//遇到访问位为1,置0 
				if(mem[idx].visit == 1) { 
					mem[idx].visit = 0;
				}
				else {	//访问位为0，置换页面
					mem[idx].pnum = page[i];
					mem[idx].visit = 1;
					break;
				}
				//指针循环遍历 
				idx++;
				if(idx == n + 1) idx = 1;
			}
		}else {	//内存中有，引用置1，指针定位
			idx = j;
			mem[idx].visit = 1;
		}
		idx++;
		if(idx == n + 1) idx = 1;
		cout << "当前页面" << page[i] << endl;
		myprint();
	}
	cout << endl;
	cout << "缺页次数:" << lack_cnt << '\t' << "缺页率:" << lack_cnt << '/' << m << endl;
	return 0;
}
/*
4
12
4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5

6
12
4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5
*/

效果

当物理块个数为4时：

当物理块个数为6时：