Linux页面置换算法的C语言实现

Linux页面置换算法的C语言实现

编写算法，实现页面置换算法FIFO、LRU、OPT；针对内存地址引用串，进行页面置换算法进行页面置换。

其中，算法所需的各种参数由输入产生（手工输入或者随机数产生）；输出内存驻留的页面集合，缺页次数以及缺页率。

#include <stdio.h>//#include <conio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>//随机数 #define Myprintf printf('|---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---|n') //*表格控制*/int M; int N; typedef struct page { int num; /*记录页面号*/ int time; /*记录调入内存时间*/ //（lru那用到） int index; //记录调入内存的先后次序 //从1开始（FIFO那用到）}Page; /* 页面逻辑结构，结构为方便算法实现设计*/ Page b[10]; /*内存单元数*/ //从0开始int c[10][150]; /*暂保存内存当前的状态：缓冲区*/ int queue[100]; /*记录调入队列*/ int K; /*调入队列计数变量*/ /*初始化内存单元、缓冲区*/ void Init(Page *b,int c[10][150]) { int i,j; for(i=0;i<M;i++) { b[i].num=-1; b[i].time=M-i-1; b[i].index=i+1; } for(i=0;i<M;i++) for(j=0;j<N;j++) c[i][j]=-1; } /*取得在内存中停留最久的页面,默认状态下为最早调入的页面*/ int GetMaxTime(Page *b) { int i; int max=-1; int tag=0; for(i=0;i<M;i++) { if(b[i].time>max) { max=b[i].time; tag=i; } } return tag; } /**int GetMinTime(Page *b) { int i; int min=1000; int tag=0; for(i=0;i<M;i++) { if(b[i].time<min) { min=b[i].time; tag=i; } } return tag; } **//*判断页面是否已在内存中*/ int Equation(int fold,Page *b) { int i; for(i=0;i<M;i++) { if (fold==b[i].num) return i; } return -1; } //LRU核心部分 最近最久未使用置换算法void Lru(int fold,Page *b) { int i; int val; val=Equation(fold,b); //判断页面是否已在内存中，val代表在内存中的位置 if (val>=0) //在内存中 { b[val].time=0; //存在就把那个东西的时间变成0 for(i=0;i<M;i++) if (i!=val) b[i].time++; // 其他的时间就要累加 } else { queue[++K]=fold;/*记录调入页面*/ val=GetMaxTime(b); //取得在内存中停留最久的页面,默认状态下为最早调入的页面，val代表在内存中的位置 b[val].num=fold; b[val].time=0; for(i=0;i<M;i++) if (i!=val) b[i].time++; } } //FIFO核心部分 先进先出置换算法void FIFO(int fold,Page *b){ int i; int val; bool flag=false; val=Equation(fold,b); //判断页面是否已在内存中，val代表在内存中的位置 if (val<0) //不在内存中 { queue[++K]=fold;/*记录调入页面*/ for(i=0;i<M;i++) { if (b[i].num<0)//如果有空 { b[i].num=fold; b[i].index=i+1; flag=true; break; } } if (flag==false)//如若没有空余则找到最先进去的被淘汰 { for(i=0;i<M;i++) { if(b[i].index==1) { val=i; } } b[val].num=fold; b[val].index=M; for(i=0;i<M;i++) { if(i!=val) b[i].index--; //因为有一个被淘汰了，所有其他的Index就需要更新 } } } }//Optimal核心部分 最佳置换算法void Optimal(int a[150],int pos,Page *b){ int i,j; int val; int fold=a[pos]; bool flag=false; val=Equation(fold,b); //判断页面是否已在内存中，val代表在内存中的位置 if (val<0) //不在内存中 { queue[++K]=fold;/*记录调入页面*/ for(i=0;i<M;i++) { if (b[i].num<0) { b[i].num=fold; flag=true; break; } } if (flag==false) { for(i=0;i<M;i++) { for(j=pos+1;j<N;j++) { if (b[i].num!=a[j]) { b[i].time= 1000; }//如果后面不需要再用它了把时间改成最大1000 else { b[i].time=j;//否则赋值为j break; } } } val=GetMaxTime(b); //取得在内存中停留最久的页面,默认状态下为最早调入的页面，val代表在内存中的位置 b[val].num=fold; } } }void LruMain(int a[150]) { int i,j; K=-1; Init(b, c); for(i=0;i<N;i++) // { Lru(a[i],b); c[0][i]=a[i]; /*记录当前的内存单元中的页面*/ for(j=0;j<M;j++) c[j][i]=b[j].num; } /*结果输出*/ printf('n内存状态为：n'); Myprintf; for(j=0;j<N;j++) printf('|%2d ',a[j]); printf('|n'); Myprintf; //#define Myprintf printf('|---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---|n') //*表格控制*/ for(i=0;i<N;i++) { for(j=0;j<M;j++) { if(c[j][i]==-1) printf('%3c ',32); else printf('%3d ',c[j][i]); } printf('n'); } Myprintf; printf('n调入队列为:'); for(i=0;i<K+1;i++) printf('%3d',queue[i]); printf('n缺页次数为：%6dn缺页率：%16.6f',K+1,(float)(K+1)/N); }void FIFOMain(int a[150]) { int i,j; K=-1; Init(b, c); for(i=0;i<N;i++) // { FIFO(a[i],b); c[0][i]=a[i]; /*记录当前的内存单元中的页面*/ for(j=0;j<M;j++) c[j][i]=b[j].num; } /*结果输出*/ printf('n内存状态为：n'); Myprintf; for(j=0;j<N;j++) printf('|%2d ',a[j]); printf('|n'); Myprintf; //#define Myprintf printf('|---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---|n') //*表格控制*/ for(i=0;i<N;i++) { for(j=0;j<M;j++) { if(c[j][i]==-1) printf('%3c ',32);//空格 else printf('%3d ',c[j][i]); } printf('n'); } Myprintf; printf('n调入队列为:'); for(i=0;i<K+1;i++) printf('%3d',queue[i]); printf('n缺页次数为：%6dn缺页率：%16.6f',K+1,(float)(K+1)/N); }void OptimalMain(int a[150]) { int i,j; K=-1; Init(b, c); for(i=0;i<N;i++) // { Optimal(a,i,b); c[0][i]=a[i]; /*记录当前的内存单元中的页面*/ for(j=0;j<M;j++) c[j][i]=b[j].num; } /*结果输出*/ printf('n内存状态为：n'); Myprintf; for(j=0;j<N;j++) printf('|%2d ',a[j]); printf('|n'); Myprintf; //#define Myprintf printf('|---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---|n') //*表格控制*/ for(i=0;i<N;i++) { for(j=0;j<M;j++) { if(c[j][i]==-1) printf('%3c ',32); else printf('%3d ',c[j][i]); } printf('n'); } Myprintf; printf('n调入队列为:'); for(i=0;i<K+1;i++) printf('%3d',queue[i]); printf('n缺页次数为：%6dn缺页率：%16.6f',K+1,(float)(K+1)/N); }void main(){ int a[150]; int i; char s; printf('请输入物理块数：'); scanf('%d',&M); printf('请输入所要访问的页面数：'); scanf('%d',&N); srand(time(NULL)); for(i=0;i<N;i++) { a[i]=rand()%10; /*随机生成要访问的页面流*/ } printf('所要访问的页面号序列为：'); for(i=0;i<N;i++) printf('%d ',a[i]); printf('n'); printf('页面置换步骤如下：n'); while(1) { printf('nn///'); printf('nPlease select 1:FIFO算法n 2:LRU算法n 3:Optimal算法n 4:退出n'); scanf('%s',&s); switch(s) { case ’1’:FIFOMain(a);break; case ’2’:LruMain(a); break; case ’3’:OptimalMain(a); break; case ’4’:exit(0); break; } }}

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