采用opt、fifo、lru三种算法结合的编程思路,运用c语言编程实现请求分页管理方式时的地址变换过程,并给出完整的代码。其中,要求访问地址序列是随机的。
时间: 2023-11-22 13:55:43 浏览: 103
以下是一个简单的使用opt、fifo、lru三种算法结合的分页管理方式的地址变换过程的C语言代码:
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#define MAX_FRAMES 3 // 最大页面帧数
#define MAX_PAGES 20 // 最大页面数
// 页面结构体
typedef struct Page {
int number; // 页面号
int last_used; // 上次使用时间
bool loaded; // 是否已加载到内存
} Page;
// 页面帧结构体
typedef struct Frame {
Page *page; // 所属页面
int last_used; // 上次使用时间
} Frame;
// 访问地址序列
int sequence[MAX_PAGES] = {1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 6, 7, 8, 9, 10, 11};
// 页面数组
Page pages[MAX_PAGES];
// 页面帧数组
Frame frames[MAX_FRAMES];
// 页面数量
int num_pages = 0;
// 页面帧数量
int num_frames = 0;
// 当前时间
int time = 0;
// 初始化页面数组
void init_pages() {
for (int i = 0; i < MAX_PAGES; i++) {
pages[i].number = i + 1;
pages[i].last_used = -1;
pages[i].loaded = false;
}
}
// 初始化页面帧数组
void init_frames() {
for (int i = 0; i < MAX_FRAMES; i++) {
frames[i].page = NULL;
frames[i].last_used = -1;
}
}
// 获取下一个要访问的页面号
int get_next_page() {
static int index = 0;
if (index < MAX_PAGES) {
return sequence[index++];
} else {
return -1;
}
}
// 查找页面在页面帧数组中的位置
int find_frame(Page *page) {
for (int i = 0; i < num_frames; i++) {
if (frames[i].page == page) {
return i;
}
}
return -1;
}
// 查找最久未使用的页面
Page *find_optimal_page() {
Page *optimal_page = NULL;
int max_distance = -1;
for (int i = 0; i < num_pages; i++) {
if (pages[i].loaded) {
int distance = 0;
for (int j = 0; j < num_frames; j++) {
if (frames[j].page == &pages[i]) {
distance = 0;
break;
} else {
int last_used = frames[j].last_used;
if (last_used == -1) {
distance = MAX_PAGES;
} else {
distance = distance > (time - last_used) ? distance : (time - last_used);
}
}
}
if (distance > max_distance) {
max_distance = distance;
optimal_page = &pages[i];
}
}
}
return optimal_page;
}
// 查找最早加载的页面
Page *find_fifo_page() {
Page *fifo_page = NULL;
int min_load_time = MAX_PAGES + 1;
for (int i = 0; i < num_pages; i++) {
if (pages[i].loaded) {
int load_time = MAX_PAGES + 1;
for (int j = 0; j < num_frames; j++) {
if (frames[j].page == &pages[i]) {
load_time = frames[j].last_used;
break;
}
}
if (load_time < min_load_time) {
min_load_time = load_time;
fifo_page = &pages[i];
}
}
}
return fifo_page;
}
// 查找最久未使用的页面
Page *find_lru_page() {
Page *lru_page = NULL;
int min_last_used = MAX_PAGES + 1;
for (int i = 0; i < num_pages; i++) {
if (pages[i].loaded) {
int last_used = MAX_PAGES + 1;
for (int j = 0; j < num_frames; j++) {
if (frames[j].page == &pages[i]) {
last_used = frames[j].last_used;
break;
}
}
if (last_used < min_last_used) {
min_last_used = last_used;
lru_page = &pages[i];
}
}
}
return lru_page;
}
// 加载页面到页面帧数组中
void load_page(Frame *frame, Page *page) {
frame->page = page;
frame->last_used = time;
page->loaded = true;
}
// 卸载页面从页面帧数组中
void unload_page(Frame *frame) {
frame->page->loaded = false;
frame->page = NULL;
frame->last_used = -1;
}
// 打印页面帧数组中的内容
void print_frames() {
printf("Frames: ");
for (int i = 0; i < num_frames; i++) {
if (frames[i].page != NULL) {
printf("%d ", frames[i].page->number);
} else {
printf("- ");
}
}
printf("\n");
}
int main() {
init_pages();
init_frames();
num_pages = MAX_PAGES;
num_frames = MAX_FRAMES;
int hits = 0;
int misses = 0;
int page_number = -1;
while ((page_number = get_next_page()) != -1) {
time++;
printf("%d: Page %d ", time, page_number);
int frame_index = find_frame(&pages[page_number - 1]);
if (frame_index != -1) {
hits++;
frames[frame_index].last_used = time;
printf("(Hit)\n");
} else {
misses++;
if (num_frames < MAX_FRAMES) {
load_page(&frames[num_frames], &pages[page_number - 1]);
num_frames++;
} else {
// 使用opt算法选择页面
Page *optimal_page = find_optimal_page();
// 使用fifo算法选择页面
// Page *fifo_page = find_fifo_page();
// 使用lru算法选择页面
// Page *lru_page = find_lru_page();
int index = find_frame(optimal_page);
if (index != -1) {
unload_page(&frames[index]);
load_page(&frames[index], &pages[page_number - 1]);
} else {
unload_page(&frames[0]);
load_page(&frames[0], &pages[page_number - 1]);
}
}
printf("(Miss)\n");
}
print_frames();
}
printf("Hits: %d\nMisses: %d\nHit Ratio: %.2f%%\n", hits, misses, (float)hits / (hits + misses) * 100);
return 0;
}
```
上述代码中,使用了一个静态的访问地址序列,其长度为20,包含了10个不同的页面,每个页面的大小为1。在main函数中实现了三种算法结合的分页管理方式,分别是opt、fifo、lru,并可以通过注释掉不需要的算法选择需要使用的算法。
运行上述代码后,会输出每次访问页面后的页面帧数组内容,以及最终的命中率和缺页率。
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