假设每个页面中可存放10条指令,分配给作业的内存块数为4。 (2)用c语言模拟一个作业的执行过程,该作业共有320条指令,即它的地址空间为32页,目前它的所有页都还未调入内存。在模拟过程中,如果所访问的指令已在内存,则显示其物理地址,并转下一条指令。如果所访问的指令还未装入内存,则发生缺页,此时需记录缺页的次数,并将相应页调入内存。如果4个内存块均已装入该作业,则需进行页面置换,最后显示其物理地址,并转下一条指令。在所有320指令执行完毕后,请计算并显示作业运行过程中发生的缺页率。
时间: 2024-02-22 15:55:41 浏览: 54
好的,这是一个经典的操作系统问题,我们可以使用模拟的方式来解决。下面是一个可能的实现方式,其中使用了先进先出(FIFO)算法进行页面置换:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#define PAGE_SIZE 10
#define PAGE_COUNT 32
#define MEMORY_SIZE 4
typedef struct _page {
int id; // 页面编号
int address; // 页面在内存中的起始物理地址
bool loaded; // 页面是否已经被调入内存
int load_time; // 页面被调入内存的时间
} Page;
typedef struct _job {
int id; // 作业编号
int page_count; // 作业占用的页面数
Page pages[PAGE_COUNT]; // 作业的所有页面
} Job;
void simulate(Job job) {
int page_faults = 0; // 缺页次数
int loaded_page_count = 0; // 已经装入内存的页面数
Page memory[MEMORY_SIZE]; // 内存中的页面
int page_queue[MEMORY_SIZE]; // 页面队列,用于记录页面的调入顺序
int page_queue_head = 0; // 页面队列的头部指针,指向最老的页面
int page_queue_tail = 0; // 页面队列的尾部指针,指向最新的页面
// 初始化内存中的页面和页面队列
for (int i = 0; i < MEMORY_SIZE; i++) {
memory[i].id = -1;
memory[i].loaded = false;
page_queue[i] = -1;
}
// 模拟指令的执行过程
for (int i = 0; i < PAGE_COUNT; i++) {
Page* page = &(job.pages[i]);
int physical_address = -1;
if (page->loaded) {
// 该页面已经被调入内存,直接访问
physical_address = page->address + (i % PAGE_SIZE);
} else {
// 该页面还未被调入内存,发生缺页
page_faults++;
if (loaded_page_count < MEMORY_SIZE) {
// 内存中还有空闲的页面,直接调入该页面
for (int j = 0; j < MEMORY_SIZE; j++) {
if (!memory[j].loaded) {
memory[j].id = page->id;
memory[j].address = j * PAGE_SIZE;
memory[j].loaded = true;
memory[j].load_time = i;
page_queue[page_queue_tail] = j;
page_queue_tail = (page_queue_tail + 1) % MEMORY_SIZE;
loaded_page_count++;
break;
}
}
} else {
// 内存中没有空闲的页面,进行页面置换
int oldest_page_index = page_queue[page_queue_head];
Page* oldest_page = &(memory[oldest_page_index]);
// 找到最老的页面
for (int j = page_queue_head + 1; j < MEMORY_SIZE; j++) {
int index = page_queue[j];
Page* p = &(memory[index]);
if (p->load_time < oldest_page->load_time) {
oldest_page_index = index;
oldest_page = p;
}
}
// 置换页面
oldest_page->id = page->id;
oldest_page->address = oldest_page_index * PAGE_SIZE;
oldest_page->loaded = true;
oldest_page->load_time = i;
page_queue[page_queue_head] = oldest_page_index;
page_queue_head = (page_queue_head + 1) % MEMORY_SIZE;
}
// 访问页面中的指令
physical_address = page->address + (i % PAGE_SIZE);
page->loaded = true;
page->load_time = i;
}
// 输出物理地址
printf("Instruction %d: physical address = %d\n", i, physical_address);
}
// 计算并输出缺页率
float fault_rate = (float)page_faults / PAGE_COUNT;
printf("Page fault rate: %.2f\n", fault_rate);
}
int main() {
Job job;
job.id = 1;
job.page_count = PAGE_COUNT;
// 初始化作业的所有页面
for (int i = 0; i < PAGE_COUNT; i++) {
job.pages[i].id = i;
job.pages[i].address = -1;
job.pages[i].loaded = false;
job.pages[i].load_time = -1;
}
simulate(job);
return 0;
}
```
在 simulate 函数中,我们首先初始化内存中的页面和页面队列,然后开始模拟指令的执行过程。对于每一条指令,我们先判断它所在的页面是否已经被调入内存,如果是,则直接输出其物理地址;否则,表示发生了缺页,需要记录缺页次数,并进行页面置换。如果内存中还有空闲的页面,则直接调入当前页面;否则,采用先进先出算法进行页面置换。
最后,我们计算并输出作业运行过程中的缺页率。
需要注意的是,这里的页面大小为 10 条指令,而页面的编号和物理地址都是以页面为单位的,因此在计算物理地址时需要加上指令在页面中的偏移量。