用c语言编写一个程序,用rand()生成一个随机的页访问序列,该序列长度为320;采用LRU的页面置换策略,计算当页数为32,帧数为4~32时的页面访问命中率。(命中率=1-页面失效次数/页面访问序列长度。) 在计算过程中

，我们可以采用模拟的方式来实现页面置换算法的效果。具体步骤如下：

1. 首先，我们需要定义一个数组来表示物理内存中的页框情况，即哪些页框已经被占用。初始时，所有页框都未被占用。

2. 然后，我们需要生成一个长度为320的随机页面访问序列。可以使用C语言中的rand()函数来实现。具体代码如下：

int page_sequence[320];
for (int i = 0; i < 320; i++) {
    page_sequence[i] = rand() % 32;
}

3. 接下来，我们需要实现LRU页面置换算法。LRU算法的基本思想是，选择最近最久未使用的页框进行置换。具体实现方式可以使用一个队列来存储物理内存中的页框情况，每次访问页面时，将该页面对应的页框插入队列尾部，如果队列长度超过了物理内存大小，则将队列头部对应的页框置换出去。具体代码如下：

int lru_replace(int page, int *phys_mem, int num_frames, int *page_queue, int *queue_len) {
    // check if page is already in physical memory
    for (int i = 0; i < num_frames; i++) {
        if (phys_mem[i] == page) {
            // move the page to the end of the queue
            for (int j = 0; j < *queue_len; j++) {
                if (page_queue[j] == i) {
                    for (int k = j; k < *queue_len - 1; k++) {
                        page_queue[k] = page_queue[k + 1];
                    }
                    page_queue[*queue_len - 1] = i;
                    break;
                }
            }
            return 0; // page hit
        }
    }
    // page fault, replace the least recently used page
    int victim = page_queue[0];
    for (int i = 1; i < num_frames; i++) {
        if (page_queue[i] < victim) {
            victim = page_queue[i];
        }
    }
    phys_mem[victim] = page;
    // move the victim page to the end of the queue
    for (int i = 0; i < *queue_len; i++) {
        if (page_queue[i] == victim) {
            for (int j = i; j < *queue_len - 1; j++) {
                page_queue[j] = page_queue[j + 1];
            }
            break;
        }
    }
    page_queue[*queue_len - 1] = victim;
    return 1; // page miss
}

4. 最后，我们可以使用上述函数来模拟不同的帧数下的页面置换效果，并统计命中率。具体代码如下：

int main() {
    int page_sequence[320];
    for (int i = 0; i < 320; i++) {
        page_sequence[i] = rand() % 32;
    }
    for (int num_frames = 4; num_frames <= 32; num_frames++) {
        int phys_mem[num_frames];
        int page_queue[num_frames];
        int queue_len = 0;
        int page_faults = 0;
        for (int i = 0; i < 320; i++) {
            page_faults += lru_replace(page_sequence[i], phys_mem, num_frames, page_queue, &queue_len);
        }
        float hit_rate = 1 - (float) page_faults / 320;
        printf("num_frames=%d, hit_rate=%f\n", num_frames, hit_rate);
    }
    return 0;
}

由于页面访问序列是随机生成的，所以每次运行的命中率可能会有所不同。但是，通过模拟不同的帧数下的页面置换效果，我们可以得到一个大致的命中率范围，从而比较不同帧数下的性能表现。