《操作系统》实验五：页面置换算法模拟

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：#includelibio.h#includewindows.h#includeconio.h#includestdlib.h#includefstream.h#includeio.h#includestring.h#includestdio.hvoidinitialize();//初始化相关数据结构voidcreateps();//随机生成访问序列voiddisplayinfo();//显示当前状态及缺页情况voidfifo();//先进先出算法intfindpage();//查找页面是否在内存voidlru();//最近最久未使用算法intinvalidcount=0;//缺页次数intvpoint;//页面访问指针intpageframe[10];//分配的页框intpagehistory[10];//记录页框中数据的访问历史intrpoint;//页面替换指针intinpflag;//缺页标志，0为不缺页，1为缺页structPageInfo//页面信息结构{intserial[100];//模拟的最大访问页面数，实际控制在20以上intflag;//标志位，0表示无页面访问数据intdiseffect;//缺页次数inttotal_pf;//分配的页框数inttotal_pn;//访问页面序列长度}pf_info;//////////////////////////////////////////////////////////////////////////初始化相关数据结构voidinitialize(){inti,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);pf_info.total_pf=pf;for(i=0;i100;i++)//清空页面序列{pf_info.serial[i]=-1;}}/////////////////////////////////////////////////////////////////////随机生成访问序列voidcreateps(void){ints,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,&pn);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;is;i++)//产生随机访问序列{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voiddisplayinfo(void){inti,n;if(vpoint==0){printf(\n=============页面访问序列=============\n);for(i=0;ipf_info.total_pn;i++){printf(%4d,pf_info.serial[i]);if((i+1)%10==0)printf(\n);//每行显示10个}printf(\n======================================\n);}printf(访问%3d:内存,pf_info.serial[vpoint]);for(n=0;npf_info.total_pf;n++)//页框信息{if(pageframe[n]=0)printf(%3d,pageframe[n]);elseprintf();}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,(float)(pf_info.diseffect)*100.00/vpoint);}printf(\n);}//////////////////////////////////////////////////////////////////////////查找页面是否在内存，1为在内存，0为不在即缺页intfindpage(intpage){intn;for(n=0;npf_info.total_pf;n++){pagehistory[n]++;//访问历史加1}for(n=0;npf_info.total_pf;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0return1;}}inpflag=1;//页面不存在，缺页return0;}//////////////////////////////////////////////////////////////////////////FIFO页面置换算法voidfifo(void){intn,count,pstate;rpoint=0;//页面替换指针初始化为0invalidcount=0;//缺页数初始化为0createps();//随机生成访问序列count=0;//是否装满是所有的页框for(n=0;npf_info.total_pf;n++)//清除页框信息{pageframe[n]=-1;}inpflag=0;//缺页标志，0为不缺页，1为缺页for(vpoint=0;vpointpf_info.total_pn;vpoint++)//执行算法{pstate=findpage(pf_info.serial[vpoint]);//查找页面是否在内存if(countpf_info.total_pf)//开始时不计算缺页{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voidlru(void){intn,count,pstate,max;rpoint=0;//页面替换指针invalidcount=0;//缺页次数初始化为0createps();//随机生成访问序列count=0;//是否装满所有的页框for(n=0;npf_info.total_pf;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;vpointpf_info.total_pn;vpoint++)//执行算法{pstate=findpage(pf_info.serial[vpoint]);//查找页面是否在内存if(countpf_info.total_pf)//开始时不计算缺页{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;npf_info.total_pf;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intmain(){charch;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(Enteryourchoice(1or2or3):);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。,ch);if(ch=='3')//选择3，退出{return0;}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\nPressAnyKeyToContinue:);getch();return0;}