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
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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