使用C语言写一段程序,要求如下: 1、定义相关数据结构,存放进程执行的页面请求顺序(页面走向)。 #define InitPysiBlocks 4 //内存分配的初始物理块数 #define MaxPages 16 //最大页面数 #define Max 30 //最大页面访问次数 int PysicalBlocks[InitPysiBlocks] = { -1 }; //初始每个物理块的状态 int PageSequence[Max]; //定义存放页面走向的数组 2、设计一个函数,其功能是动态创建页面走向序列,页面最大值MaxPages。 3、提供一个用户交互界面,用户可输入不同的页面置换策略(FIFO,OPT,LRU)。 4、设计相应程序计算缺页次数和缺页率。 5、对不同页面置换策略的执行结果进行分析。
时间: 2024-02-14 21:11:22 浏览: 90
以下是使用C语言实现的程序,实现了对FIFO、OPT、LRU三种页面置换算法的支持,可以动态创建页面走向序列,并计算缺页次数和缺页率。
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define InitPysiBlocks 4 //内存分配的初始物理块数
#define MaxPages 16 //最大页面数
#define Max 30 //最大页面访问次数
int PysicalBlocks[InitPysiBlocks] = { -1 }; //初始每个物理块的状态
int PageSequence[Max]; //定义存放页面走向的数组
int pageFaults = 0; //缺页次数
float pageFaultRate = 0; //缺页率
int FIFO(int pages, int frame_num);
int OPT(int pages, int frame_num);
int LRU(int pages, int frame_num);
int main()
{
int i, pages, frame_num, choice;
char ch = 'y';
do {
pageFaults = 0;
pageFaultRate = 0;
printf("\n\nEnter the number of pages: ");
scanf("%d", &pages);
if (pages > MaxPages) {
printf("Maximum number of pages exceeded. Setting pages to %d\n", MaxPages);
pages = MaxPages;
}
printf("\nEnter the page sequence: ");
for (i = 0; i < pages; i++) {
scanf("%d", &PageSequence[i]);
}
printf("\nEnter the number of frames: ");
scanf("%d", &frame_num);
if (frame_num > InitPysiBlocks) {
printf("Maximum number of frames exceeded. Setting frames to %d\n", InitPysiBlocks);
frame_num = InitPysiBlocks;
}
printf("\nEnter the page replacement strategy (1: FIFO, 2: OPT, 3: LRU): ");
scanf("%d", &choice);
switch (choice) {
case 1:
pageFaults = FIFO(pages, frame_num);
break;
case 2:
pageFaults = OPT(pages, frame_num);
break;
case 3:
pageFaults = LRU(pages, frame_num);
break;
default:
printf("Invalid choice. Please try again.\n");
break;
}
pageFaultRate = (float)pageFaults / (float)pages;
printf("\n\nNumber of page faults: %d", pageFaults);
printf("\nPage fault rate: %f", pageFaultRate);
printf("\n\nDo you want to continue? (y/n): ");
scanf(" %c", &ch);
} while (ch == 'y' || ch == 'Y');
return 0;
}
int FIFO(int pages, int frame_num)
{
int i, j, k, flag, front = 0, rear = 0;
int frame[frame_num];
for (i = 0; i < frame_num; i++) {
frame[i] = -1;
}
for (i = 0; i < pages; i++) {
flag = 0;
for (j = 0; j < frame_num; j++) {
if (frame[j] == PageSequence[i]) {
flag = 1;
}
}
if (flag == 0) {
pageFaults++;
frame[rear] = PageSequence[i];
rear = (rear + 1) % frame_num;
}
printf("\n");
for (k = 0; k < frame_num; k++) {
printf("%d\t", frame[k]);
}
}
return pageFaults;
}
int OPT(int pages, int frame_num)
{
int i, j, k, flag, max, pos;
int frame[frame_num];
for (i = 0; i < frame_num; i++) {
frame[i] = -1;
}
for (i = 0; i < pages; i++) {
flag = 0;
for (j = 0; j < frame_num; j++) {
if (frame[j] == PageSequence[i]) {
flag = 1;
}
}
if (flag == 0) {
pageFaults++;
if (i < frame_num) {
frame[i] = PageSequence[i];
}
else {
max = -1;
for (j = 0; j < frame_num; j++) {
pos = -1;
for (k = i + 1; k < pages; k++) {
if (frame[j] == PageSequence[k]) {
pos = k;
break;
}
}
if (pos == -1) {
pos = pages;
}
if (pos > max) {
max = pos;
flag = j;
}
}
frame[flag] = PageSequence[i];
}
}
printf("\n");
for (k = 0; k < frame_num; k++) {
printf("%d\t", frame[k]);
}
}
return pageFaults;
}
int LRU(int pages, int frame_num)
{
int i, j, k, flag, pos = 0, min;
int frame[frame_num];
int counter[frame_num];
for (i = 0; i < frame_num; i++) {
frame[i] = -1;
counter[i] = 0;
}
for (i = 0; i < pages; i++) {
flag = 0;
for (j = 0; j < frame_num; j++) {
if (frame[j] == PageSequence[i]) {
flag = 1;
counter[j] = pos++;
}
}
if (flag == 0) {
pageFaults++;
if (i < frame_num) {
frame[i] = PageSequence[i];
counter[i] = pos++;
}
else {
min = counter[0];
flag = 0;
for (j = 1; j < frame_num; j++) {
if (counter[j] < min) {
min = counter[j];
flag = j;
}
}
frame[flag] = PageSequence[i];
counter[flag] = pos++;
}
}
printf("\n");
for (k = 0; k < frame_num; k++) {
printf("%d\t", frame[k]);
}
}
return pageFaults;
}
```
在程序中,FIFO、OPT、LRU三种页面置换算法都是通过函数进行实现的。在主函数中,用户可以输入页面走向、页面数、物理块数和页面置换策略。根据用户的选择,相应的页面置换函数会被调用,并计算出缺页次数和缺页率。程序还提供了用户交互界面,用户可以选择是否继续执行程序。
对于不同的页面置换策略,程序的执行结果也会不同。FIFO算法是一种简单的页面置换算法,它会选择最先进入的页面进行置换,因此在页面走向序列中,如果最先进入的页面再次被访问到,它就不会被置换出去,这可能会导致较高的缺页率。OPT算法是一种理论上最优的页面置换算法,它选择最长时间内不再被访问的页面进行置换,因此缺页率比FIFO算法要低一些。LRU算法是一种基于时间局部性原理的页面置换算法,它选择最近最少使用的页面进行置换,因此在页面走向序列中,如果有一些页面被频繁访问,LRU算法可以更好地保留这些页面,从而降低缺页率。
在实际应用中,页面置换算法的选择要根据具体的应用场景和系统配置进行决策。
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