设计一个请求页式存储管理方案,编写模拟程序实现具体过程,并计算缺页率(所有内存开始都是空的,凡第一次用到的页面都产生一次缺页中断)。 要求实现下列页面置换算法: (1)先进先出算法(FIFO) : 淘汰最先进入内存的页面,即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。 (2)最近最久未使用算法(LRU) : 淘汰最近最久未被使用的页面。 程序中用户可选择置换算法,先输入所有页面号,为系统分配物理块,依次按照FIFO或LRU算法进行置换。 使用C语言,换页过程以数列形式输出显示,物理块数由用户输入决定

时间: 2024-01-22 21:19:44 浏览: 102
CPP

请求页式管理缺页中断模拟设计--FIFO、OPT、LRU、随机置换

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以下是一个简单的请求页式存储管理方案的模拟程序,包含了FIFO和LRU两种页面置换算法。程序中以数组模拟物理块,以链表模拟页面请求序列。用户可以输入页面请求序列和物理块数,选择置换算法,程序会输出所有的页面请求和置换过程,并计算缺页率。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef struct page { int id; // 页面编号 int time; // 进入内存的时间 struct page *next; // 链表指针 } Page; int main() { int n; // 物理块数 int method; // 置换算法 printf("请输入物理块数:"); scanf("%d", &n); printf("请选择置换算法:\n"); printf("1. 先进先出算法(FIFO)\n"); printf("2. 最近最久未使用算法(LRU)\n"); printf("请输入算法编号:"); scanf("%d", &method); int *block = (int*)malloc(sizeof(int) * n); // 物理块数组 int head = 0; // 队列头指针 int tail = 0; // 队列尾指针 int count = 0; // 缺页中断次数 Page *headPage = NULL; // 页面请求链表头指针 Page *tailPage = NULL; // 页面请求链表尾指针 printf("请输入页面请求序列,以-1结束:"); int id; while (1) { scanf("%d", &id); if (id == -1) break; Page *page = (Page*)malloc(sizeof(Page)); // 创建新页面 page->id = id; page->time = 0; page->next = NULL; if (headPage == NULL) { // 链表为空 headPage = page; tailPage = page; } else { // 链表不为空 tailPage->next = page; tailPage = page; } } Page *p = headPage; while (p != NULL) { // 遍历页面请求链表 int id = p->id; p = p->next; // 查找页面是否已在物理块中 int found = 0; for (int i = 0; i < count; i++) { if (block[i] == id) { found = 1; break; } } if (!found) { // 页面不在物理块中,产生缺页中断 count++; if (count > n) { // 物理块已满,需要进行页面置换 int victim; if (method == 1) { // FIFO算法 victim = block[head]; head = (head + 1) % n; } else { // LRU算法 int minTime = p->time; victim = block[0]; for (int i = 0; i < n; i++) { if (p->time - block[i+n] < minTime) { minTime = p->time - block[i+n]; victim = block[i]; } } } // 输出页面置换过程 printf("缺页中断:%d\t", id); printf("页面置换:%d->%d\t", victim, id); for (int i = 0; i < n; i++) { if (block[i] == victim) { block[i] = id; block[i+n] = p->time; break; } } } else { // 物理块未满,直接将页面调入物理块 block[tail] = id; block[tail+n] = p->time; tail = (tail + 1) % n; // 输出页面调入过程 printf("缺页中断:%d\t", id); for (int i = 0; i < count; i++) { printf("%d ", block[i]); } } } // 更新页面进入时间 for (int i = 0; i < n; i++) { if (block[i] == id) { block[i+n] = p->time; break; } } p->time++; } // 输出缺页率 printf("\n缺页次数:%d\t缺页率:%.2f%%\n", count, (float)count / (float)(tailPage - headPage + 1) * 100); // 释放内存 free(block); while (headPage != NULL) { Page *p = headPage; headPage = headPage->next; free(p); } return 0; } ``` 程序中使用了一个`Page`结构体表示页面,其中`id`表示页面编号,`time`表示页面进入内存的时间,`next`表示链表指针。在用户输入页面请求序列时,程序会创建一个新的`Page`结构体,并将其加入页面请求链表中。在遍历页面请求链表时,程序会查找当前的页面是否已经在物理块中,如果不在则产生缺页中断。 对于FIFO算法,程序会将队列头指针指向的页面置换出去,并将新的页面调入队列尾部。对于LRU算法,程序会查找物理块中最久未使用的页面,并将其置换出去。 在页面置换过程中,程序会输出每次缺页中断和页面置换的情况。最后程序会输出缺页率,并释放申请的内存。 注意,该程序中使用链表来表示页面请求序列,因为链表可以动态增长,可以方便地处理不定长的页面请求序列。但在实际操作系统中,页面请求序列一般是由作业控制块或进程控制块维护的,因此可能需要使用其他数据结构来表示。
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