摘要:本文主要向大家介绍了C语言之页面置换,通过具体的内容向大家展示,希望对大家学习C语言有所帮助。
本文主要向大家介绍了C语言之页面置换,通过具体的内容向大家展示,希望对大家学习C语言有所帮助。
设计目的:
加深对请求页式存储管理实现原理的理解,掌握页面置换算法。
设计内容:
设计一个程序,有一个虚拟存储区和内存工作区,实现下述三种算法中的任意两种,计算访问命中率
(命中率=1-页面失效次数/页地址流长度)。附加要求:能够显示页面置换过程。算法包括:先进先出的
算法(FIFO)、最少使用算法(LFU)、最近未使用算法(NUR)该系统页地址流长度为320,页面失效
次数为每次访问相应指令时,该指令对应的页不在内存的次数。 程序首先用srand()和rand()函数分别进
行初始化、随机数定义和产生指令序列,然后将指令序列变换成相应的页地址流,并针对不同的算法计算
出相应的命中率。通过随机数产生一个指令序列。共320条指令,指令的地址按下述原则生成:
(1)50%的指令是顺序执行的。
(2)25%的指令是均匀分布在前地址部分。
(3)25%的指令是均匀分布在后地址部分。
具体的实施方法如下:
在【0,319】的指令地址之间随机选取一起点m。
顺序执行一条指令,即执行地址为m+1的指令。
在前地址【0,m+1】中随机选取一条指令并执行,该指令的地址为m’。
顺序执行一条指令,其地址为m’+1。
在后地址【m’+2,319】中随机选取一条指令并执行。
重复步骤(1)-(5),直到320次指令。
将指令序列变换为页地址流。
设:
页面大小为1KB。
用户内存容量4页到32页。(动态变化)
用户虚存容量为32KB。(32页)
在用户虚存中,按每K存放10条指令虚存地址,即320条指令在虚存中的存放方式为:
第0条~9条指令为第0页(对应虚存地址为【0,9】)。
第10条~19条指令为第1页(对应虚存地址为【10,19】)。
……
第310条~319条指令为第31页(对应虚拟地址为【310,319】)。
按以上方式,用户指令可组成32页。
计算每种算法在不同内存容量下的命中率。
分页管理是这样的,将内存和作业分成大小相等的页块,作业中的每个页块在不需要被使用时存放在外存中(虚拟存储区),
当需要使用时将其从外存调入内存页块中;根据题意,在外存中的页面顺序存储着指令,需要执行哪一条指令就找到其对应的
页面,若页面已在内存则无需再操作,否则此页面缺页,需要将其调入内存,当内存块未满时,只需要直接将其插入内存块中
若内存块已满,则需要调用先进先出算法淘汰出一个页面(将其调回外存),再将此页面调入。
首先通过 rand 函数和 srand 函数产生320条指令,计算每条指令对应的页面很简单,只需要将指令/10即可;得到页地址流后
(页地址流存放在数组中),从头到尾访问一遍页地址流,每访问一个页面就判断其是否已经在内存中,在无需操作,不在则
将其(使用FIFO)调入内存。
FIFO:在页面缺页并且内存块不足时,只需要将内存块中原先的页面依次淘汰即可。
假设页地址流为:1 2 3 5 4 3 8 11 12 6(内存块大小为 3 )
1 2 3 进入内存
5 2 3 1被调出
5 4 3 2被调出
5 4 3 命中
5 4 8 3被调出(形成一个循环)
11 4 8 5被调出
11 12 8 4被调出
11 12 6 8被调出(形成一个循环)
只要为内存块编号(不是为页面编号),用一个变量(初值为1)作为指针,此变量指向的内存块,就是被FIFO选中需要调出的
内存块,调出后变量+1,当变量大于内存块数时,再将其置为1(循环)。
#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>#define max_page 10 //内存页面数
int Page[320]={0}; //虚拟存储区,存储320条指令,32个页面 int Page_flu[320]={0}; //存储320个页地址流int count=0; //计算随机产生的指令条数double lack_page=0; //记录缺页数 int count_page=max_page; //计算队列空页面个数 int circle=1; //在队列中循环指向被调出的进程
struct Memo{ //用结构体存储内存页面块
int num; //给每个页面编号,方便将其从队列中找到并调出
int a;
struct Memo *next;
};
int Judge_Page(int value){ //输入指令,返回指令对面的页面号
return value/10;
}
int scan_queen(struct Memo *hear,int value){ //value代表页面号,扫描队列,缺页返回0,否则返回1
struct Memo *move;
move=hear->next;
while(move!=NULL){
if(move->a==value){
return 1;
}
move=move->next;
}
return 0;
}
void print(struct Memo *hear){ //输出内存页面
struct Memo *move;
move=hear->next;
while(move!=NULL){
printf("%d ",move->a);
move=move->next;
}
printf("\n");
}
void insert(struct Memo *hear,int value,int ZL){ //将页面value调入内存,ZL为对应指令
if(count_page>=1){ //内存页面空间充足
struct Memo *move;
move=hear->next;
while(move->a!=-1){
move=move->next;
}
move->a=value; //将页面调入
count_page--;
printf("页面 %d 被调入————对应指令为: %d \n",value,ZL);
}
else{ //内存空间不足,调出最先进入的页面后,将页面value后调入
struct Memo *move;
move=hear->next;
while(move->num!=circle){ //circle存储的是需要调出的页面编号
move=move->next;
}
printf("页面 %d 被调出,页面 %d 被调入————指令为: %d \n",move->a,value,ZL);
move->a=value; //将页面调入
circle++;
if(circle==max_page+1){ //当circle>max_page+1时,最先进入的页面为队列首页面
circle=1;
}
}
print(hear); //调入后输出内存队列 }
void FIFO(struct Memo *hear){
int i=0;
for(i=0;i<=319;i++){ //循环扫描页面
if( scan_queen(hear,Page_flu[i])==0){ //判断是否缺页
lack_page++;
insert(hear,Page_flu[i],Page[i]); //缺页将页面调入内存 }
else{ //不缺页
printf("指令 %d 对应页面 %d 已在内存\n",Page[i],Page_flu[i]);
}
//不缺页无需操作 }
}
void Pro_Page(){ //形成页地址流函数
int m=0; //在[0,319]的指令地址之间随机选取一起点m
m=rand()%320;
Page[count]=m;
count++;
if(count==320){
return;
}
int m_=0; //在前地址[0,m+1]中随机选取一条指令并执行
m_=rand()%(m+1);
Page[count]=m_;
count++;
if(count==320){
return;
}
Page[count]=m_+1;
count++;
if(count==320){
return;
}
int m__=0;
m__=(m_+2)+rand()%( 319-(m_+2)+1 ); //在后地址[m_+2,319]的指令地址之间随机选取一条指令并执行
Page[count]=m__;
count++;
if(count==320){
return;
}
Pro_Page();
}
void Flu(){ //将指令转换为页地址流
int i=0;
for(i=0;i<=319;i++){
Page_flu[i]=Judge_Page( Page[i] );
}
}
int main(){
struct Memo Stu[max_page+1];
struct Memo *hear;
hear=&Stu[0];
//*************************************
int i=0;
for(i=0;i<=max_page;i++){ //形成内存页面队列
if(i==max_page){
Stu[i].a=-1;
Stu[i].next=NULL;
Stu[i].num=i;
break;
}
Stu[i].next=&Stu[i+1];
Stu[i].a=-1;
Stu[i].num=i;
}
//*************************************
srand(time(0)); //放在Pro_Page函数外面
Pro_Page(); //形成页地址流
Flu(); //形成页地址流
/*
printf("页地址流:\n");
for(i=0;i<=319;i++){ //输出页地址流
printf("%d ",Page[i]);
if(i%3==0 && i!=0){
printf("\n");
}
}
printf("\n");
*/
//*************************************
FIFO(hear);
printf("缺页次数为: %0.0lf\n",lack_page);
printf("命中率为:%lf\n",1-lack_page/320);
return 0;
}
本文由职坐标整理并发布,希望对同学们有所帮助。了解更多详情请关注职坐标编程语言C/C+频道!
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