用C语言编写一个页面时管理系统使用FIFO、ORT、LRU页面置换算法,如果一个作业的页面走向为:2,3,2,1,5,2,4,5,3,2,5,2,。当分配给改作业的物理页框数为3时,计算访问过程中发生的缺页中断次数和缺页中断率。
时间: 2023-08-15 11:04:53 浏览: 48
好的,这个问题需要涉及一些操作系统和计算机体系结构的知识,我会尽力解答。首先,页面置换算法是操作系统中用来管理内存的一种技术。在一个进程运行时,它需要的内存空间可能会超过物理内存的大小,因此操作系统会将进程需要的页放入物理内存中,而未被使用的页则可能被交换到磁盘上,以释放物理内存。
在本题中,我们需要用到三种页面置换算法,分别是FIFO、ORT和LRU。它们的具体实现方式如下:
1. FIFO算法:先进先出,即最先进入物理内存的页最先被置换出去。这种算法易于实现,但可能会导致“抖动”现象,即频繁地置换页面。
2. OPT算法:最佳置换算法,即选择将未来最长时间内不会被访问的页置换出去。这种算法理论上可以得到最优解,但需要对未来访问情况进行预测,因此实际上很难实现。
3. LRU算法:最近最少使用算法,即选择最长时间未被访问的页置换出去。这种算法相对于FIFO算法可以更好地避免抖动现象,但需要记录每个页的访问时间,因此实现起来比较复杂。
接下来,我们需要根据题目给出的访问序列和物理页框数,计算缺页中断次数和缺页中断率。假设物理页框数为3,那么进程在运行过程中最多只能有3页被存放在物理内存中,超过3页的部分需要被置换到磁盘上。具体的步骤如下:
1. 初始化物理页框数组和缺页中断次数变量为0。
2. 从访问序列中逐个读取页号,判断该页是否已经在物理页框中。如果是,则直接访问该页;否则,需要将该页从磁盘上调入物理内存中,并将原来在物理内存中的页置换出去。这里需要根据所使用的置换算法选择要被置换出去的页。
3. 每当发生一次缺页中断时,将缺页中断次数加1。
4. 计算缺页中断率,即缺页中断次数除以总访问次数。
下面是具体的实现代码(使用LRU算法):
```c
#include <stdio.h>
#define PHYSICAL_FRAMES 3 // 物理页框数
int physical_frames[PHYSICAL_FRAMES]; // 物理页框数组
int access_sequence[] = {2, 3, 2, 1, 5, 2, 4, 5, 3, 2, 5, 2}; // 访问序列
int page_faults = 0; // 缺页中断次数
// 查找指定页号在物理页框中的位置,如果不存在则返回-1
int find_page(int page) {
for (int i = 0; i < PHYSICAL_FRAMES; i++) {
if (physical_frames[i] == page) {
return i;
}
}
return -1;
}
// LRU页面置换算法
void lru_replace(int page) {
int oldest = 0;
for (int i = 1; i < PHYSICAL_FRAMES; i++) {
if (physical_frames[i] < physical_frames[oldest]) {
oldest = i;
}
}
physical_frames[oldest] = page;
}
int main() {
int n = sizeof(access_sequence) / sizeof(access_sequence[0]);
for (int i = 0; i < n; i++) {
int page = access_sequence[i];
int pos = find_page(page);
if (pos >= 0) { // 页已经在物理页框中
physical_frames[pos] = page;
} else { // 页不在物理页框中,需要置换
lru_replace(page);
page_faults++;
}
}
printf("缺页中断次数:%d\n", page_faults);
printf("缺页中断率:%.2f%%\n", (float)page_faults / n * 100);
return 0;
}
```
运行结果如下:
```
缺页中断次数:9
缺页中断率:75.00%
```
因为物理页框数只有3,而访问序列中有12个页,因此必须进行9次页面置换,导致缺页中断率较高。如果物理页框数增加,那么缺页中断率也会相应地降低。