实验五虚拟内存页面置换算法.docx
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实验五虚拟内存页面置换算法
.
实验五虚假内存页面置换算法
一、需求解析2
1.输入的形式和输入值的范围3
2.输出的形式4
3.程序所能达到的功能4
4.测试数据5
二、大纲设计6
1.抽象数据种类的定义6
2.主程序的流程7
3.程序各模块之间的层次(调用)关系8
三、详细设计8
1.voidFIFO()8
2.voidOPI()10
3.voidLRU()13
四、调试解析16
1.发现的问题16
2.算法的性能解析(包括基本操作和其他算法的时间复杂度和空间复杂度的解析)及其改
进设想;16
3.解决方法16
4.经验和领悟..............................................................................................................................17
.
五、用使用明17
六、果17
七.附19
一、需求解析
需求
在程运行程中,若其所的面不在内存而需把它入内存,但内存已无
空空,了保程能正常运行,系必从内存出一程序或数据送
磁的区中。
但将哪个面出,需依照必然的算法来确定。
平时,把
出面的算法称面置算法。
置算法的利害,将直接影响到系的性能。
一个好的面置算法,拥有低的更好率。
从理上,将那些今后不再
的面出,或把那些在内不再的面出。
目的
通次,加深虚内存面置看法的理解,
一步掌握先先出
FIFO、
最正确置
OPI
和近来最久未使用
LRU
面置算法的方法
。
内容
程序模先先出FIFO、最正确置OPI和近来最久未使用LRU面置算
法的工作程。
假内存中分配每个程的最小物理数m,在程运行
程中要的面个数n,面序列P1,⋯,Pn,分利用不相同的面置
算法度程的面序列,出面序列的置程,算每种算法缺
.
次数和缺率。
程序要求
1)利用先先出FIFO、最正确置OPI和近来最久未使用LRU三种面置算法
模面程。
2)模三种算法的面置程,出每个面的内存分配情况。
3)入:
最小物理数m,面个数n,面序列P1,⋯,Pn,算法1-FIFO,
2-OPI,3-LRU。
4)出:
每种算法的缺次数和缺率。
1.输入的形式和输入值的范围
从dos控制台界面依照入提示入数据(色的数字即入的内容)
:
物理(LackNum)
:
3
号数(PageNum
):
20
面序列(PageOrder):
701203042303
212
0
1
7
0
1
程的最大号数100,物理、面序列的int型的范。
.
2.输出的形式
入数据后,按出程序模先先出
ENTER即可在FIFO、最正确置
dosOPI
控制台界面获取果。
依照要求分
和近来最久未使用LRU面置算法的
工作程。
果以下:
首行是算法的名称,第二行是号序列,接下来的3行数字是模拟物理的情况,
着看才是正确的果,此示的是3物理内存占用情况。
此后示缺次
数和缺率。
3.程序所能达到的功能
程序模先先出FIFO、最正确置OPI和近来最久未使用LRU面置算法的工作
程。
假内存中分配每个程的最小物理数m,在程运行程中要的
面个数n,面序列P1,⋯,Pn,分利用不相同的面置算法度程的
面序列,出面序列的置程,算每种算法缺次数和缺率。
.
4.测试数据
.
二、大纲设计
1.抽象数据种类的定义
程序中进度调换时间变量描述以下:
constintMaxNumber=100;
intPageOrder[MaxNumber];
intSimulate[MaxNumber][MaxNumber];
intPageCount[MaxNumber];
intPageNum,LackNum;
doubleLackPageRate;
boolfound;
主要函数:
voidprint();
voidinit();
voidoriginal();
voidFIFO();
voidOPI();
voidLRU();
2.主程序的流程
Init()
输入a
.
初始化全局变量:
最小物理块数,页面个数,页
面接见序列
输出缺页次数和缺页
率及模拟过程
a=1
是
FIFO()
否
否
a=2
是
OPI()
否
a=3
是
LRU()
否
a=4
是
结束
.
3.程序各模块之间的层次(调用)关系
FIFO()Print()
1
main()调用Init()2OPI()Print()
3
LRU()Print()
三、详细设计
1.voidFIFO()
original();
Simulate[0][0]=PageOrder[0];
inttemp=0,flag=0;
for(i=1;i { //判断该页面可否存在内存中 for(j=0;j { if(PageOrder[i]==Simulate[flag][j]) . break; } if(j==BlockNum) {//该页面不在内存中 for(k=0;k {//模拟置换过程 if(Simulate[flag][k]==NULL) break; else Simulate[i][k]=Simulate[flag][k]; } //裁汰最先进入内存的页面 temp++; temp=temp%BlockNum; Simulate[i][temp]=PageOrder[i]; LackNum++; flag=i; }//该页面在内存中 else . continue; } 2.voidOPI() original(); Simulate[0][0]=PageOrder[0]; inttemp,flag=0;//flag表示上一个模拟内存的下标 for(i=1;i { //判断该页面可否存在内存中 for(j=0;j { if(PageOrder[i]==Simulate[flag][j]) break; } //j! =BlockNum表示该页面已经在内存中 if(j! =BlockNum) continue; . //模拟置换过程 for(k=0;k { if(Simulate[flag][k]==NULL) break; else Simulate[i][k]=Simulate[flag][k]; } //内存中页面进行选择 //两种情况: 内存已满和内存未满 for(j=0;j { if(Simulate[i][j]==NULL) { Simulate[i][j]=PageOrder[i]; LackNum++; flag=i; break; } } . if(j! =BlockNum)//内存未满 continue; //内存已满 temp=0;//temp表示要置换的页面内存下标 for(j=0;j {//采用要置换的页面内存下标 for(k=i+1;k {//最长时间内不被接见的页面 if(Simulate[i][j]==PageOrder[k]) { PageCount[j]=k; break; } } if(k==PageNum)//此后没有进行对该页面的接见 PageCount[j]=PageNum; if(PageCount[temp] { . temp=j; } } Simulate[i][temp]=PageOrder[i]; LackNum++; flag=i; } 3.voidLRU() original(); Simulate[0][0]=PageOrder[0]; inttemp,flag=0;//flag表示上一个模拟内存的下标 PageCount[0]=0;//近来的页面下标 for(i=1;i { //判断该页面可否存在内存中 for(j=0;j . { if(PageOrder[i]==Simulate[flag][j]) { PageCount[j]=i; break; } } //j! =BlockNum表示该页面已经在内存中 if(j! =BlockNum) continue; //模拟置换过程 for(k=0;k { if(Simulate[flag][k]==NULL) break; else Simulate[i][k]=Simulate[flag][k]; } //内存中页面进行选择 . //两种情况: 内存已满和内存未满 for(j=0;j { if(Simulate[i][j]==NULL) {//内存未满 Simulate[i][j]=PageOrder[i]; PageCount[j]=i; LackNum++; flag=i; break; } } if(j! =BlockNum) continue; //内存已满 temp=0;//temp表示要置换的页面内存下标 for(j=0;j {//近来最久时间内不被接见的页面 if(PageCount[temp]>PageCount[j]) temp=j; } . Simulate[i][temp]=PageOrder[i]; PageCount[temp]=i; LackNum++; flag=i; } } 四、调试解析 1.发现的问题 在编写程序的最先,界面不是很好,看着很乱。 最后求的缺页率也不是 用百分数表示。 2.算法的性能解析(包括基本操作和其他算法的时间复杂度和空间复杂度的解析)及其改进设想; 该程序的的时间复杂度还算理想,是O(m*n),空间复杂度也是相同,复杂 度为O(m*n),均不需要再改进了。 3.解决方法 界面使用空格填充,使各行各列对齐。 . 对于输出百分数,将缺页率乘以100,后加%输出。 4.经验和领悟 经过二次编程,又一次加深了对先进先出(FIFO)页面置换算法,最正确 (OPI)置换算法,近来最久未使用(LRU)置换算法的理解。 同时,也掌握了一些使界面输出看起来更工整的方法。 还有,在平时做作业的时候,总是默认为物理块数是3,其实可是比较 常用而已,其实不是每次都是3.这个在编程中有表现,在今后做题中会更注意。 五、用户使用说明 (1)用户依照提示输入物理块数 (2)输入页面个数 (3)依次输入页面接见个数 (4)依照提示选择算法,输入对应的数字。 六、测试结果 列出测试结果,包括输入和输出。 . . 七.附录 #include #include usingnamespacestd; constintMaxNumber=100; int PageOrder[MaxNumber];// 面序列 P1, ⋯,Pn, int int Simulate[MaxNumber][MaxNumber];//PageCount[MaxNumber];// 模面置程 int PageNum,LackNum;// 面数,缺数 doubleLackPageRate;//boolfound; 缺率 . intBlockNum; inti,j,k; voidprint(); voidinit(); voidoriginal(); voidFIFO(); voidOPI(); voidLRU(); voidmain(){ //cout< (2)<<""; init(); boold=true; while(d) { cout<<" 算法选择\nFIFO: 输入'1'\n OPI: 输入 '2'\n LRU: 输入 '3'\nexit: 输入'4'\n"; intc; cin>>c; switch(c){ . case1: cout< \n"; FIFO(); print(); break; case2: cout< \n"; OPI(); print(); break; case3: cout< \n"; LRU(); print(); break; case4: d=false; break; default: cout<<"你的输入有问题请重新输入! \n"; break; } . } } voidinit(){ cout<<"物理数m: "; cin>>BlockNum; cout<<"面个数n: "; cin>>PageNum; cout<<"面序列P1,⋯,Pn\n"; for(i=0;i cin>>PageOrder[i]; } voidoriginal(){ for(i=0;i for(j=0;j Simulate[i][j]=NULL; LackNum=1; } . voidprint(){ //模拟三种算法的页面置换过程, //给出每个页面接见时的内存分配情况 //每种算法的缺页次数和缺页率。 LackPageRate=(double)LackNum/PageNum; for(i=0;i cout< for(i=0;i cout< for(i=0;i cout< for(j=0;j { //for(i=0;i //cout< for(i=0;i if(Simulate[i][j]==NULL) cout< else cout< cout< . } //cout< cout<<"缺页次数: "< 率: "< } voidFIFO(){ //先进先出: 最早出现的置换算法,总是裁汰最先进入内存的页面。 original(); Simulate[0][0]=PageOrder[0]; inttemp=0,flag=0; for(i=1;i { //判断该页面可否存在内存中 for(j=0;j { if(PageOrder[i]==Simulate[flag][j]) break; } . if(j==BlockNum) {//该页面不在内存中 for(k=0;k {//模拟置换过程 if(Simulate[flag][k]==NULL) break; else Simulate[i][k]=Simulate[flag][k]; } //裁汰最先进入内存的页面 temp++; temp=temp%BlockNum; Simulate[i][temp]=PageOrder[i]; LackNum++; flag=i; }//该页面在内存中 else continue; } } voidOPI(){ . //最正确置换: 选择的被裁汰的页面都是今后永不使用也许在最长(未来)时间内不被接见的页面。 original(); Simulate[0][0]=PageOrder[0]; inttemp,flag=0;//flag表示上一个模拟内存的下标 for(i=1;i { //判断该页面可否存在内存中 for(j=0;j { if(PageOrder[i]==Simulate[flag][j]) break; } //j! =BlockNum表示该页面已经在内存中 if(j! =BlockNum) continue; //模拟置换过程 for(k=0;k . { if(Simulate[flag][k]==NULL) break; else Simulate[i][k]=Simulate[flag][k]; } //内存中页面进行选择 //两种情况: 内存已满和内存未满 for(j=0;j { if(Simulate[i][j]==NULL) { Simulate[i][j]=PageOrder[i]; LackNum++; flag=i; break; } } if(j! =BlockNum)//内存未满 continue; . //内存已满 temp=0;//temp表示要置换的页面内存下标 for(j=0;j {//采用要置换的页面内存下标 for(k=i+1;k {//最长时间内不被接见的页面 if(Simulate[i][j]==PageOrder[k]) { PageCount[j]=k; break; } } if(k==PageNum)//此后没有进行对该页面的接见 PageCount[j]=PageNum; if(PageCount[temp] { temp=j; } } . Simulate[i][temp]=PageOrder[i]; LackN
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