用c语言设计设计一个虚拟存储区和内存工作区,并使用下述算法计算访问命中率。 1、最佳淘汰算法(OPT) 2、先进先出的算法(FIFO) 3、最近最久未使用算法(LRU) 4、最不经常使用算法(LFU)
时间: 2023-12-01 17:27:16 浏览: 133
好的,我来为你详细介绍一下这四种算法的实现过程和代码:
首先,我们需要定义一下虚拟存储区和内存工作区的数据结构,可以使用数组来模拟:
```c
#define VIRTUAL_MEM_SIZE 1000 // 虚拟存储区大小
#define MEMORY_SIZE 100 // 内存工作区大小
int virtual_mem[VIRTUAL_MEM_SIZE]; // 虚拟存储区
int memory[MEMORY_SIZE]; // 内存工作区
```
接下来,我们可以使用一个结构体来表示每个页面:
```c
typedef struct page_t {
int id; // 页面编号
int last_use_time; // 最近访问时间
int use_count; // 访问次数
} page_t;
```
然后,我们针对每个算法写出对应的函数来实现页面置换:
1. 最佳淘汰算法(OPT):
最佳淘汰算法会选择最长时间内不再被访问的页面进行置换。实现过程如下:
```c
int opt_replace(int* mem, int mem_size, int* vm, int vm_size, int cur_idx) {
int max_idx = -1, max_time = -1;
for (int i = 0; i < mem_size; i++) {
int j = cur_idx + 1;
for (; j < vm_size; j++) {
if (vm[j] == mem[i]) {
if (j > max_time) {
max_time = j;
max_idx = i;
}
break;
}
}
if (j == vm_size) {
return i;
}
}
return max_idx;
}
```
2. 先进先出的算法(FIFO):
先进先出的算法会选择最早进入内存的页面进行置换。实现过程如下:
```c
int fifo_replace(int* mem, int mem_size, int* vm, int vm_size, int cur_idx) {
static int fifo_idx = 0;
int replace_idx = fifo_idx;
fifo_idx = (fifo_idx + 1) % mem_size;
return replace_idx;
}
```
3. 最近最久未使用算法(LRU):
最近最久未使用算法会选择最久时间未被访问的页面进行置换。实现过程如下:
```c
int lru_replace(page_t* mem, int mem_size) {
int min_idx = 0, min_time = mem[0].last_use_time;
for (int i = 1; i < mem_size; i++) {
if (mem[i].last_use_time < min_time) {
min_idx = i;
min_time = mem[i].last_use_time;
}
}
return min_idx;
}
```
4. 最不经常使用算法(LFU):
最不经常使用算法会选择最少被访问的页面进行置换。实现过程如下:
```c
int lfu_replace(page_t* mem, int mem_size) {
int min_idx = 0, min_count = mem[0].use_count;
for (int i = 1; i < mem_size; i++) {
if (mem[i].use_count < min_count) {
min_idx = i;
min_count = mem[i].use_count;
}
}
return min_idx;
}
```
最后,我们可以编写一个主函数,来模拟页面置换过程,并计算出访问命中率:
```c
int main() {
// 初始化虚拟存储区和内存工作区
for (int i = 0; i < VIRTUAL_MEM_SIZE; i++) {
virtual_mem[i] = i % MEMORY_SIZE;
}
memset(memory, -1, sizeof(memory));
// 初始化页面信息
page_t mem[MEMORY_SIZE];
for (int i = 0; i < MEMORY_SIZE; i++) {
mem[i].id = -1;
mem[i].last_use_time = -1;
mem[i].use_count = 0;
}
// 模拟访问虚拟存储区
int hit_count = 0, miss_count = 0;
for (int i = 0; i < VIRTUAL_MEM_SIZE; i++) {
int page_id = virtual_mem[i];
int in_mem = 0;
// 查找页面是否在内存中
for (int j = 0; j < MEMORY_SIZE; j++) {
if (mem[j].id == page_id) {
mem[j].last_use_time = i;
mem[j].use_count++;
in_mem = 1;
hit_count++;
break;
}
}
if (!in_mem) {
miss_count++;
// 选择页面置换算法
int replace_idx = opt_replace(memory, MEMORY_SIZE, virtual_mem, VIRTUAL_MEM_SIZE, i);
// 进行页面置换
mem[replace_idx].id = page_id;
mem[replace_idx].last_use_time = i;
mem[replace_idx].use_count = 1;
memory[replace_idx] = page_id;
}
}
// 输出命中率
printf("Hit rate: %.2f%%\n", (float) hit_count / (hit_count + miss_count) * 100);
return 0;
}
```
以上就是使用 C 语言实现虚拟存储区和内存工作区,并使用最佳淘汰算法、先进先出的算法、最近最久未使用算法、最不经常使用算法四种算法计算访问命中率的实现过程和代码。
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