C语言实现LRU与FIFO存储管理模拟

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"这篇文档是关于操作系统存储管理中LRU(最近最少使用)和FIFO(先进先出)页面替换算法的模拟实现的实验报告。报告由北京林业大学数字媒体艺术专业的学生完成,使用Ubuntu Linux 11.10、Code::Blocks 10.05开发环境和GNU编译器进行。实验目的是让学生熟悉页面替换算法的工作过程,并提升编程技能。" 在存储管理中,LRU和FIFO是两种常见的页面替换策略。LRU算法基于这样的原则:如果一个页面最近被访问过,那么它在将来被访问的可能性比很久未被访问的页面更高。在模拟实现中,当新页面无法在页面池中找到时,LRU算法会记录这个缺页事件,然后将这个新页面放入缓冲区。如果页面池未满,新页面可以直接添加;如果已满,LRU会淘汰最久未使用的页面(即最近最少使用的页面)并插入新页面。 FIFO算法则简单得多,它按照页面进入内存的顺序进行替换,即最先进入的页面最先被淘汰。在模拟过程中,当新页面请求导致页面池满时,FIFO算法会简单地移除最老的页面来为新页面腾出空间。 在实验中,用户可以自由选择运行LRU或FIFO算法,并指定页面池大小(1到5)以及程序请求页面的序列。程序会根据用户输入的数据执行相应的算法,并计算缺页次数和请求命中率,以便分析不同算法的效果。 LRU算法的实现代码虽然没有完整展示,但通常会包括以下部分: 1. 初始化页面池队列和缺页计数。 2. 遍历输入的数字序列,查找当前数字是否在页面池中。 3. 如果不在,增加缺页计数,根据页面池是否已满决定是否淘汰最老页面。 4. 如果在,移动该数字到队列首位,表示最近被访问过。 5. 最后,根据缺页次数和总页面访问次数计算缺页率。 实验报告要求包括模拟方案的文字描述、正确的输出结果和清晰的程序结构,以确保学生对算法的理解和编程实践的准确性。通过这个实验,学生不仅能够理论联系实际,还能进一步掌握C语言编程技巧。
2012-01-15 上传
一、实验目的 1、了解虚拟存储器的基本原理和实现方法。 2、掌握几种页面置换算法。 二、实验内容 设计模拟实现采用不同内外存调度算法进行页面置换,并计算缺页率。 三、实验原理 内存在计算机中的作用很大,电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行,如果执行的程序很大或很多,就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题,Window中运用了虚拟内存技术,即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用,当内存占用完时,电脑就会自动调用硬盘来充当内存,以缓解内存的紧张。 虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。它是采用一定的方法将一定的外存容量模拟成内存,同时对程序进出内存的方式进行管理,从而得到一个比实际内存容量大得多的内存空间,使得程序的运行不受内存大小的限制。虚拟存储区的容量与物理主存大小无关,而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。 虚拟内存的设置主要有两点,即内存大小和分页位置,内存大小就是设置虚拟内存最小为多少和最大为多少;而分页位置则是设置虚拟内存应使用那个分区中的硬盘空间。 1. 最佳置换算法(OPT):选择永不使用或是在最长时间内不再被访问(即距现在最长时间才会被访问)的页面淘汰出内存。 2. 先进先出置换算法(FIFO):选择最先进入内存即在内存驻留时间最久的页面换出到外存。 3. 最近最久未使用置换算法(LRU): 以“最近的过去”作为“最近的将来”的近似,选择最近一段时间最长时间未被访问的页面淘汰出内存