完整word版页面置换算法实验报告文档格式.docx

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LRU是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的,它利用“最近的过去”作为“最近的将来"

的近似，选择最近最久未使用的页面予以淘汰。

该算法主要借助于页面结构中的访问时间time来实现，time记录了一个页面上次的访问时间,因此,当须淘汰一个页面时,选择处于内存的页面中其time值最小的页面，即最近最久未使用的页面予以淘汰。

LFU页面置换算法

LFU要求为每个页面配置一个计数器（即页面结构中的counter），一旦某页被访问，则将其计数器的值加1，在需要选择一页置换时，则将选择其计数器值最小的页面,即内存中访问次数最少的页面进行淘汰。

设计流程:

1。

通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。

2.指令序列变换成页地址流

3.计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。

4.在主函数中生成要求的指令序列，并将其转换成页地址流;

在不同的内存容量下调用上述函数使其计算并输出相应的命中率。

三、实验步骤（包括主要步骤、代码分析等）

主要代码：

1。

页面结构

typedefstruct{

intpn，pfn,counter，time;

}pl_type;

pl_typepl［total_vp］;

其中pn为页面号（页号）,pfn为页帧号（物理块号），counter为一个周期内访问该页面的次数，time为访问时间；

pl［total_vp]为页面结构数组,由于共有320条指令，每页可装入10条指令,因此虚页长total_vp的值为32.

将此结构封装到Pahg.h文件中。

2.页帧控制结构

structpfc_struct｛

intpn,pfn;

structpfc_struct*next;

｝；

typedefstructpfc_structpfc_type；

pfc_typepfc[total_vp］，＊freepf_head，＊busypf_head,*busypf_tail；

其中pfc[total_vp］定义用户进程的页帧控制结构数组,在该实验中，用户内存工作区是动态变化的，最多可达到用户进程的虚页数目,即32个物理块。

*freepf_head为空闲页帧头的指针

＊busypf_head为忙页帧头的指针

＊busypf_tail忙页帧尾的指针

讲此结构封装到PageControl。

h头文件中。

3。

主要函数

（1）voidinitialize（int）：

初始化函数

该函数主要对页面结构数组pl和页帧结构数组pfc进行初始化，如置页面结构中的页面号pn，初始化页帧号pfn为空，访问次数counter为0，访问时间time为-1；

同样对页帧数组进行初始化,形成一个空闲页帧队列.

（2）voidOPT（int）:

计算使用最佳页面算法时的命中率

（3）voidFIFO（int）：

计算使用先进先出页面置换算法时的命中率

（4）voidLRU（int）:

计算使用最近最久未使用页面置换算法时的命中率

（5）voidLFU（int）：

计算使用最少使用置换算法时的命中率

voidFIFO（inttotal_pf）/＊先进先出页面置换算法＊/

{

inti，j；

pfc_type＊p；

initialize（total_pf）；

busypf_head=busypf_tail=NULL;

for（i=0;

i〈total_instruction；

i++）

｛

if（pl[page[i]].pfn==INVALID）/*页面失效＊/

｛

diseffect=diseffect+1；

if（freepf_head==NULL）/*无空闲页帧*/

｛

p=busypf_head->

next;

pl［busypf_head-〉pn].pfn=INVALID；

//将忙页帧队首页面作为换出页面

freepf_head=busypf_head;

freepf_head->

next=NULL；

busypf_head=p;

//忙页帧头指针后移

｝

p=freepf_head—>

next；

//有空闲页帧

freepf_head—>

freepf_head->

pn=page[i]；

/＊将所需页面调入空闲页帧＊/

pl[page［i]］.pfn=freepf_head-〉pfn；

if（busypf_tail==NULL）/＊若忙页帧队列为空，则将其头尾指针都指向刚调入页面所在的页帧＊/

busypf_head=busypf_tail=freepf_head；

else{//否则，将刚调入页面所在的页帧挂在忙页帧队列尾部

busypf_tail—〉next=freepf_head；

busypf_tail=freepf_head；

}

freepf_head=p；

//空闲页帧头指针后移

}

｝

printf（"

FIFO：

％6。

4f"

，1-（float）diseffect/320）；

｝

voidLRU（inttotal_pf）/*最近最久未使用页面置换算法＊/

inti,j；

intmin，minj,present_time;

initialize（total_pf）；

present_time=0；

i<

total_instruction；

{

if（pl[page［i］].pfn==INVALID）/＊页面失效*/

｛

diseffect++;

if（freepf_head==NULL）/*无空闲页帧＊/

｛

min=32767;

for（j=0；

j〈total_vp；

j++）/*找出位于内存且time值最小的页面作为置换页面*/{

if（min〉pl[j].time&

&

pl[j］。

pfn！

=INVALID）

｛

min=pl[j]。

time；

minj=j；

｝

｝

freepf_head=＆pfc[pl［minj］。

pfn］;

//腾出一个单元

pl[minj]。

pfn=INVALID；

pl[minj］。

time=—1；

freepf_head—>

pl［page[i］］。

pfn=freepf_head—〉pfn;

//有空闲页面，改为有效

pl[page［i］］。

time=present_time；

//修改页面的访问时间

freepf_head=freepf_head-〉next;

//减少一个free页面

}

else

pl[page［i]］。

time=present_time;

//命中则修改该单元的访问时间

present_time++；

LRU：

%6.4f"

，1—（float）diseffect/320）;

}

voidOPT（inttotal_pf）/*最佳页面置换算法＊/

inti,j，max，maxpage，d，dist[total_vp];

initialize（total_pf）;

for（i=0；

total_instruction;

{

if（pl[page[i］］.pfn==INVALID）/*页面失效＊/

{

if（freepf_head==NULL）/＊无空闲页面＊/

{

for（j=0;

j++）

{

if（pl［j].pfn！

=INVALID）//所有位于内存页面的距离变量赋一足够大的数

dist[j]=32767;

else//不在内存的页面该变量则置为0

dist［j］=0;

d=1;

/*对于位于内存且在当前访问页面之后将再次被访问的页面，dist重置为当前页面与之后首次出现该页面时两者之间的距离＊/

for（j=i+1；

j〈total_instruction;

{

if（pl[page[j]].pfn！

=INVALID＆&

dist[page［j]］==32767）

dist［page[j］]=d；

d++；

max=-1;

//查找dist变量值最大的页面作为换出页面

if（max〈dist［j］）{

max=dist［j］；

maxpage=j；

}

freepf_head=＆pfc［pl［maxpage］。

freepf_head—〉next=NULL；

pl[maxpage］.pfn=INVALID;

pl[page［i]].pfn=freepf_head->

pfn;

freepf_head=freepf_head->

//减少一个free页面

printf（"

OPT:

％6.4f"

1-（float）diseffect/320）；

voidLFU（inttotal_pf）/＊最少使用页面置换算法＊/

inti,j，min,minpage;

if（pl［page［i］］。

pfn==INVALID）//页面失效

diseffect++；

if（freepf_head==NULL）//无空闲页帧

min=32767；

for（j=0；

j<

total_vp；

｛//查找位于内存且访问次数最少的页面作为换出页面

if（min>

pl[j].counter&

＆pl［j]。

counter；

minpage=j；

pl[j］.counter=0；

freepf_head=＆pfc［pl［minpage］.pfn]；

pl［minpage］。

freepf_head-〉next=NULL；

pl［page［i]］.pfn=freepf_head—>

pfn；

pl［page[i］］。

counter++;

//增加页面访问次数

freepf_head=freepf_head—〉next；

//减少一个free页}

pl[page［i］］.counter++;

//命中增加页面访问次数}

LFU:

4f”，1—（float）diseffect/320）;

将上述函数写成头文件的格式封装在Memory.h头文件中，由主函数main调用使用.

运行结果

打开linux虚拟机，用vim编辑器打开代码进行修改和调整。

用g++编译器进行编译运,如图所示:

四、结果分析与总结

由实验结果可知opt算法可保证获得最低的缺页率,但是由于目前还无法预知一个进程在内存的若干的页面中，哪一个页面是未来最长时间内不被访问的，因而该算法在实际应用中无法实现。

Fifo算法有时候比较差，因为它所依据的条件是各个界面调入内存的时间，而页面调入的先后顺序不能反映页面的使用情况。

LRU算法置换算法虽然是一种比较好的置换算法，但是在实际中需要用到寄存器和栈的硬件支持，LFC算法选择在最近时期使用最少的页面作为淘汰页，效率有时候很高.

教师签名：

年月日