虚存管理页面置换算法 — FIFO和RUL算法模拟实现

本篇博文为追忆以前写过的算法系列第一篇（20081021）

温故知新

目的： 为了解决内存容量有限与多作业执行的冲突。运用了虚拟存储技术。能从逻辑上对内存进行扩充，达到扩充内存的效果。分页存储管理是实现虚拟存储的一种方案。通过模拟算法的实验。加深理解，虚拟存储器的基本原理和方法。

要求： 1.请求分页的置换算法（FIFO
&& RUL算法实现）；2.按给定的顺序列，输出页面调度过程包含命中
/ 缺页，调入/调出；3.计算缺页率，频率。

说明：

vp_list[N]        //訪问序列
bs[M]             //内存块表，M为内存块大小
struct pt{
	int pno;       //页号
	int bno;       //块号
	int flag;       //状态位，为0时在不内存。为1时在内存
    int order;      //优先序号
};

算法流程：

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvZ3VqaW5qaW5zZXU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast" />

程序：

/* gujinjin 08/10/20 */
/* 程序名称：fifo &&LRU */
/* 程序目的：页面置换算法的FIFO编程实现 */

#include<iostream>
using namespace std;

#define N 20 //訪问序列数组大小
#define M 10  //内存块表数组大小

struct pt{
	int pno;	//页号
	int bno;	//块号
	int flag;	//状态位，为0时在不内存，为1时在内存
	int order;	//优先序列
};

/*------------------------------------------*/
/*输入函数*/
/*------------------------------------------*/
void input(int *a,int n)
{
	for(int i=0;i<n;i++){cin>>*a;a++;}
}

/*------------------------------------------*/
/*输出函数*/
/*------------------------------------------*/
void output(int *a,int n)
{
	for(int i=0;i<n;i++){cout<<*a<<'\t';a++;}
	cout<<'\n';
}

/*------------------------------------------*/
/*算法fifo && LRU函数*/
/*------------------------------------------*/
void fifo(int*vp_list,int*bs,int n,int m)
{
	pt ptlist[N];//定义结构数组

	int k=0,flag,cn=0,i,j;//cn——统计缺页数
	for(j=0;j<m;j++)//赋初值
	{
		bs[j]=0;
	}

	for(i=0;i<n;i++)// 訪问序列循环
	{
		flag=0;
		for(j=0;j<m;j++)
			if(vp_list[i]==bs[j]){flag=1;break;}
		if(flag==1)//命中
		{
			ptlist[i].bno =j+1;
			ptlist[i].flag =1;
			ptlist[i].pno =vp_list[i];
		}
		else{
			ptlist[i].flag =0;
			ptlist[i].pno =vp_list[i];

			bs[k]=vp_list[i];
			ptlist[i].bno =k+1;
			k=(k+1)%m;//取模——循环队列
			cn++;
		}
	}
	cout<<"FIFO算法：\n";
	cout<<"----------------------------------**\n";
	cout<<"缺页率为："<<'\t'<<(float)cn/n<<'\n';
	cout<<"-------------------------------------------------------------------**\n";
	cout<<"序列号\n";
	cout<<"-------------------------------------------------------------------**\n";
	for(i=0;i<m;i++)
	{
		cout<<vp_list[i]<<"\t缺页!\t"<<"直接存入内存块!\n";
	    cout<<"-------------------------------------------------------------------**\n";
	}
	for(i=m;i<n;i++)
	{
		if(ptlist[i].flag ==0)
			cout<<vp_list[i]<<"\t缺页!\t"<<"调出------块号为"<<ptlist[i].bno <<"--页号为"<<ptlist[i].pno <<'\n';
		else cout<<vp_list[i]<<"\t命中!"<<"\t位置------块号为"<<ptlist[i].bno <<"--页号为"<<ptlist[i].pno <<'\n';;
		cout<<"-------------------------------------------------------------------**\n";
	}
}
void LRU(int*vp_list,int*bs,int n,int m)
{
	//----------------------------------------------------------------------------------------------**
    pt ptlist_LRU[N];
	int k=0,flag,cn=0,i,j;//cn——统计缺页数
	int com;
	for(j=0;j<m;j++)//赋初值
	{
		bs[j]=0;
	}
	for(j=0;j<n;j++)ptlist_LRU[j].order =0;

	for(i=0;i<n;i++)// 訪问序列循环
	{
		flag=0;
		for(j=0;j<m;j++)
			if(vp_list[i]==bs[j]){flag=1;break;}
		if(flag==1)//命中
		{
			ptlist_LRU[i].bno =j+1;
			ptlist_LRU[i].flag =1;
			ptlist_LRU[i].pno =vp_list[i];
			ptlist_LRU[i].order--;
			com=ptlist_LRU[i].order;
			for(j=0;j<m;j++)
				if(ptlist_LRU[j].order <com)
				{com=ptlist_LRU[j].order;k=ptlist_LRU[j].bno ;}
		}

		else{
			ptlist_LRU[i].flag =0;
			ptlist_LRU[i].pno =vp_list[i];

			bs[k]=vp_list[i];
			ptlist_LRU[i].bno =k+1;

			if(i<m)k=(k+1)%m;
			cn++;
		}
	}
	cout<<"LRU*算法：\n";
    cout<<"----------------------------------**\n";
	cout<<"缺页率为："<<'\t'<<(float)cn/n<<'\n';
	cout<<"-------------------------------------------------------------------**\n";
	cout<<"序列号\n";
	cout<<"-------------------------------------------------------------------**\n";
	for(i=0;i<m;i++)
	{
		cout<<vp_list[i]<<"\t缺页!\t"<<"直接存入内存块!\n";
	    cout<<"-------------------------------------------------------------------**\n";
	}
	for(i=m;i<n;i++)
	{
		if(ptlist_LRU[i].flag ==0)
			cout<<vp_list[i]<<"\t缺页!\t"<<"调出------块号为"<<ptlist_LRU[i].bno <<"--页号为"<<ptlist_LRU[i].pno <<'\n';
		else cout<<vp_list[i]<<"\t命中!"<<"\t位置------块号为"<<ptlist_LRU[i].bno <<"--页号为"<<ptlist_LRU[i].pno <<'\n';;
		cout<<"-------------------------------------------------------------------**\n";
	}
}

/*------------------------------------------*/
/*主函数*/
/*------------------------------------------*/
void main()
{
	int vp_list[N],bs[M];//定义訪问序列数组和内存块表数组
	int n,m,choose;
	cout<<"输入序列个数：\n";
	cin>>n;
	cout<<"输入内存块大小：\n";
	cin>>m;
	cout<<"请输入訪问序列：\n";
	input(vp_list,n);
	cout<<"选FIFO算法输入1，选LRU*算法输入2：";
	cin>>choose;

	cout<<"訪问序列："<<endl;
	output(vp_list,n);
	cout<<"**----------------------------------------**";
	cout<<'\n';
	if(choose==1)
	fifo(vp_list,bs,n,m);//调用fifo函数
	if(choose==2)
	LRU(vp_list,bs,n,m);
}

结果演示：