OS_页面置换算法：C++实现

一、实验目的：

通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法，了解虚拟存储技术的特点，掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种页面置换算法的基本思想和实现过程，并比较它们的效率。

二、实验内容：

本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO、OPT和LRU算法进行页面置换的情形。

三、实验要求：

1. 虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。
2. 要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率（命中率=1-页面失效次数/页地址流长度）。
3. 程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较几种置换算法的稳定性。

首先贯彻我们的初始风格，我们给出头文件和定义

#include<iostream>
using namespace std;
int page[] = {7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1,-1};//-1结束标志
int t[3] = {-1,-1,-1}; //三个物理块，由结束标志可以判断是否中间有内容
#define N 3

这个page就是我们的页，我们即将申请的页，t是物理块，都是以-1作为结束标志。

在我们的main函数中其实就是调用这些页面置换算法，看缺页次数和命中率即可。

接下来来到我们的第一个算法：先进先出FIFO

//先进先出

//主要算法思想：可以取一个时间数组记载每个物理块的时间，控制可以采取也可以采取递减

//我采用的是递减：我们可以使用一个bool记录是否被改变，未改变说明是刚刚使用的这个块我们立马

//使用，一共三块，然后继续，当我们要置换时，我们

//我们先去判断是否被改变过这个块，假设已经都改变过了，就看其时间

//时间长的就会减一减一，当我们要置换时，最先插入的已经被递减成了时间最短的，最短是0

//基本思想总结：每个插入就标记最长时间，每一次进入内存都在原在的时间-1，等到要置换的看有没有为0，

void FIFO(){
	t[0]=t[1]=t[2] = -1;//init物理块
	int time[3] = {0,0,0};//记录每个页面时间到达的先后
	int num = 0,error = 0;//缺页次数
	cout<<"+++++++++++FIFO++++++++++++"<<endl;
	while(page[num] != -1){
		if(cunzai(t,page[num])){
			cout << page[num]<<','<<endl;//页面已经存在，不需要置换
		}
		else{
			error++;
			bool haschanged = false;
			for(int i = 0;i<3;i++){
			if(time[i] == 0&& haschanged == false){
				time[i] = 2;
				t[i] = page[num];
				haschanged = true;
			}
			if(t[i]!= page[num] && time[i]!=0)time[i]--;
			}
			show(num);
			cout<<endl;
		}
		num++;
	}
	cout<<"缺页次数："<<error<<endl;
	cout<<"命中率"<<1-((float)error/20)<<endl;
}

这里有两个方法，因为后面两个算法都要进行，所以我将其封装成了函数

cunzai（）顾名思义判断是否存在在物理块中

show（）是展示物理块中的情况，如果没有也就是等于-1我们可以用*代替，每次进行一次页面查找或置换我们都可以让它输出一次情况

最后输出缺页次数和命中率，代码很明显可以看懂，再此不进行叙述了。

ORT和LRU

基本思想我已经给出，希望读者自行体会

//最近最久未使用

//time还是一个计时变量，最开始进入物理块的时候是2，在已经存在的时候使用也会更新

//最后如果没有就找为0的将其替换，或者--使其为0再替换即可

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

//最佳置换:<淘汰最长时间内不再被访问的页面 / 向后看>

//基本思想：用一个d来记录当前物理块中各个页再次出现的长度，如果不出现则是最长，

//将最长的与新的进行置换即可完成

对此已经完成了我们的需求

结束结束！休息