设计一个虚拟存储区和一个内存工作区,并使用下述常用页面置换算法计算访问命中率:(1)先进先出FIFO算法。(2)最近最久未使用LRU算法。(3)最优OPT算法。
时间: 2023-09-20 15:04:37 浏览: 149
好的,我会根据您的要求进行回答。首先,虚拟存储区和内存工作区是计算机中的两个重要概念。
虚拟存储区是指计算机硬盘中的一部分空间,用来存放当前正在执行的程序和数据,它可以扩展计算机内存的容量。内存工作区是指计算机内存中的一部分空间,用来存放当前正在运行的程序和数据。
在页面置换算法中,常用的有FIFO算法、LRU算法和OPT算法。这些算法用来决定当内存中的空间不足时,应该将哪些页面置换出去,以便为即将到来的程序和数据腾出空间。
现在,我们来看一下如何使用这些算法来计算访问命中率:
1. 先进先出FIFO算法
先进先出FIFO算法是一种简单的页面置换算法,它总是选择最早进入内存的页面进行置换。具体来说,它维护一个队列,每当有新的页面进入内存时,就将其加入队列的尾部。当需要置换页面时,就将队列头部的页面置换出去。
使用FIFO算法计算访问命中率的方法如下:
假设内存工作区的大小为N,访问序列为P1,P2,P3,...,Pm,其中Pi表示第i次访问的页面编号。我们用一个长度为N的桶来表示内存中的页面状态。初始时,桶中的所有位置都为空。按照访问序列的顺序访问页面,如果需要置换页面,则选择最早进入内存的页面进行置换。每当访问一个页面时,都会更新桶中的状态。如果访问到的页面已经在内存中了,则称之为“命中”,否则称之为“缺页”。
假设访问序列为:2,3,1,4,2,5,3,4,1,5,2,3,假设内存工作区的大小为3。
则按照FIFO算法进行置换的过程如下:
| 2 | | | => 缺页
| 2 | 3 | | => 缺页
| 2 | 3 | 1 | => 缺页
| 4 | 3 | 1 | => 缺页
| 4 | 2 | 1 | => 缺页
| 4 | 2 | 5 | => 缺页
| 3 | 2 | 5 | => 缺页
| 3 | 4 | 5 | => 缺页
| 1 | 4 | 5 | => 缺页
| 1 | 5 | 2 | => 缺页
| 3 | 5 | 2 | => 缺页
| 3 | 4 | 2 | => 缺页
最终的访问命中率为:(m-缺页数)/m,其中m为访问序列的长度。
2. 最近最久未使用LRU算法
最近最久未使用LRU算法是一种基于访问时间的页面置换算法,它总是选择最近最久没有被使用过的页面进行置换。具体来说,它维护一个时间戳,每当一个页面被访问时,就将它的时间戳更新为当前时间。当需要置换页面时,就选择时间戳最小的页面进行置换。
使用LRU算法计算访问命中率的方法如下:
假设内存工作区的大小为N,访问序列为P1,P2,P3,...,Pm,其中Pi表示第i次访问的页面编号。我们用一个长度为N的桶来表示内存中的页面状态。初始时,桶中的所有位置都为空。按照访问序列的顺序访问页面,如果需要置换页面,则选择最近最久没有被使用过的页面进行置换。每当访问一个页面时,都会更新桶中的状态。如果访问到的页面已经在内存中了,则称之为“命中”,否则称之为“缺页”。
假设访问序列为:2,3,1,4,2,5,3,4,1,5,2,3,假设内存工作区的大小为3。
则按照LRU算法进行置换的过程如下:
| 2 | | | => 缺页
| 2 | 3 | | => 缺页
| 2 | 3 | 1 | => 缺页
| 4 | 3 | 1 | => 缺页
| 4 | 2 | 1 | => 缺页
| 4 | 2 | 5 | => 缺页
| 3 | 2 | 5 | => 缺页
| 3 | 4 | 5 | => 缺页
| 1 | 4 | 5 | => 缺页
| 1 | 5 | 2 | => 缺页
| 3 | 5 | 2 | => 缺页
| 3 | 4 | 2 | => 缺页
最终的访问命中率为:(m-缺页数)/m,其中m为访问序列的长度。
3. 最优OPT算法
最优OPT算法是一种理论上最优的页面置换算法,它总是选择未来最长时间不会被访问到的页面进行置换。但由于无法预知访问未来的页面序列,因此在实际应用时很难使用。
使用OPT算法计算访问命中率的方法如下:
假设内存工作区的大小为N,访问序列为P1,P2,P3,...,Pm,其中Pi表示第i次访问的页面编号。我们用一个长度为N的桶来表示内存中的页面状态。初始时,桶中的所有位置都为空。按照访问序列的顺序访问页面,如果需要置换页面,则选择未来最长时间不会被访问到的页面进行置换。每当访问一个页面时,都会更新桶中的状态。如果访问到的页面已经在内存中了,则称之为“命中”,否则称之为“缺页”。
假设访问序列为:2,3,1,4,2,5,3,4,1,5,2,3,假设内存工作区的大小为3。
则按照OPT算法进行置换的过程如下:
| 2 | | | => 缺页
| 2 | 3 | | => 缺页
| 2 | 3 | 1 | => 缺页
| 4 | 3 | 1 | => 缺页
| 4 | 2 | 1 | => 缺页
| 4 | 2 | 5 | => 缺页
| 3 | 2 | 5 | => 命中
| 3 | 4 | 5 | => 缺页
| 1 | 4 | 5 | => 缺页
| 1 | 5 | 2 | => 缺页
| 3 | 5 | 2 | => 命中
| 3 | 4 | 2 | => 缺页
最终的访问命中率为:(m-缺页数)/m,其中m为访问序列的长度。但是需要注意的是,由于无法预知未来的访问序列,因此在实际应用时很难使用OPT算法。
阅读全文