c模拟 页式管理页面置换算法之FIFO

写的操作系统作业。。。。

放上来给需要的小伙伴

需要注意的地方：

1.该算法只涉及单进程

2.只是用c模拟FIFO的思想

FIFO思想：选择在内存中存活时间最久的页面淘汰

关于该算法我的理解：

一个进程可以分为多个页面，页面大小一致，每个页面需要占用一个相同大小的内存块，在进程的页面较多而内存块较少的情况下，比如5个页面，3个内存块，这种情况内存块肯定是不够用的，当前面三个页面都有了自己的内存块之后，现在已经没有空的内存块了，第四个页面想要进入内存块中，就要从占用内存块的页面中淘汰一个，那么就需要定义一个淘汰的规则：我们这里使用的淘汰规则：FIFO规则，选择在内存中存活时间最久的页面淘汰

代码分析：

假设一共有一个进程，该进程可以分为5个不同的页面

假设有3个内存块

一共三个表

第一个表：页面执行顺序数组表（表中存放的是页面的编号，意思是先执行2号页面，然后执行4号页面，再执行3号页面...........................最后又执行4号页面）（重复执行某个页面是因为代码需要重用，比如函数多次调用）

2

4

3

0

1

2

4

第二个表：页表（页表中的页号和上面的页面顺序执行表中的存的页号是对应的）

页号	页面在内存块中的地址	页面在内存中存活的时间
0	-1（最开始默认-1）	0（最开始默认0）
1	-1	0
2	0	3
3	2	1
4	1	2

第三个表：内存块信息表（存放的是占用该内存块的页号）

2

4

3

现在执行顺序数组中的前面3个页面都有了内存块（2号页面，4号页面，3号页面）且内存块中已经没有了空闲的内存块，当页面执行顺序表中的0号页面要进入内存块的时候，就必须淘汰一个占用内存块的页面，按照FIFO的淘汰规则，存活时间最长的2号页面将被淘汰（2号页面存活时间为3秒）所以现在表回产生变化：

页号	页面在内存块中的地址	页面在内存中存活的时间
0	0	1
1	-1	0
	-1
3	2	2（时间滚动，增加1秒）
4	1

0（此时0号页面占用该内存块）

4（此时还是4号页面占用该内存块）

3此时还是3号页面占用该内存块）

根据我们FIFO的淘汰规则：淘汰了2号页面，将2号页面占用的内存块交给了0号页面使用，现在页面执行顺序数组执行到了第4个，后面的依次类推，按照FIFO淘汰规则进行淘汰

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//数据结构  页式管理 FIFO 先进先出  单进程

#define MEMORY_MAX_BLOCKS 10//定义物理块最大数量
#define PROGRESS_MAX_PAGE 20  //定义虚拟页面的最大数量
#define PROGRESS_MAX_LENGTH 30  //定义进程的最大长度

//当前进程的相关信息
int curProPages;//当前进程虚拟页
int curMemoryBlocks;//当前进程物理块
int proLength;// 进程执行长度
int proSort[PROGRESS_MAX_LENGTH];//虚拟页执行顺序数组

typedef struct PageItem
{
    int vpage;//虚拟页的编号
    int mblock;//对应的物理号  默认不存在对应的内存块-1
    int loadTime;//该页面在内存中存在的时间
} PageItem;

PageItem pageList[PROGRESS_MAX_PAGE];//页表：

int memoryAllocInfo[MEMORY_MAX_BLOCKS];//内存物理块分配信息，某个内存块放某个页面

//初始化函数
void init()
{
    int i=;
    curProPages=;//虚拟页面数量
    curMemoryBlocks=;//内存块数量
    proLength=;//虚拟页执行顺序数组长度
    proSort[]=;//存放的是虚拟页的编号
    proSort[]=;
    proSort[]=;
    proSort[]=;
    proSort[]=;
    proSort[]=;
    proSort[]=;
    for(i=; i<curProPages; i++) //页表的初始化
    {
        pageList[i].vpage=i;
        pageList[i].mblock=-;
        pageList[i].loadTime=;
    }
    for(i=; i<curMemoryBlocks; i++) //内存块的初始化
    {
        memoryAllocInfo[i]=-;
    }
}

void showInfo()
{
    //页表信息打印
    printf("-------------------------------------------------------------\n");
    printf("页表信息：\n");
    printf("页号\t页对应的内存块编号\t页面在内存中存活的时间\n");
    int i;
    for(i=; i<curProPages; i++)
    {
        printf("%d\t\t%d\t\t\t%d\n",pageList[i].vpage,pageList[i].mblock,pageList[i].loadTime);
    }
    printf("\n");
    printf("内存块信息表:\n");
    printf("内存块地址\t存放在此的页面\n");
    for(i=; i<curMemoryBlocks; i++)
    {
        printf("%d\t\t%d\n",i,memoryAllocInfo[i]);
    }
    printf("-------------------------------------------------------------\n\n\n");
}

//页表中已经存在于内存的虚拟页的时间加一个点
void extnedTime()
{
    int i=;
    for(i=; i<curProPages; i++)
    {
        if(pageList[i].mblock!=-)
        {
            pageList[i].loadTime+=;
        }

    }
}

//检查物理内存中是否有空闲的块
int  findFreeBlock()
{
    int i=;
    for(i=; i<curMemoryBlocks; i++)
    {
        if(memoryAllocInfo[i]==-)
        {
            return i;
        }
    }
    return -;//返回-1表示不存在空闲内存块
}

//FIFO淘汰
//找到在内存块中存活时间最久的页面
int fifoPage()
{

    int i=;
    int maxTime=-;
    int vpage=-;
    for(i=; i<curProPages; i++)
    {
        if(pageList[i].mblock==-)
        {
            continue;
        }
        if(pageList[i].loadTime>maxTime)
        {
            maxTime=pageList[i].loadTime;
            vpage=i;
        }
    }
    return vpage;
}

void fifo()
{
    //开始程序执行，调用虚拟机
    int index;
    int vpage;
    int fpage;
    int freeIndex;
    for(index=; index<proLength; index++)
    {
        vpage=proSort[index];
        //检查是否已经分配物理页
        if(pageList[vpage].mblock!=-)
        {
            //对于已经存在于内存的虚拟页都必须加一个时间点
            extnedTime();
        }
        else
        {
            //说明虚拟页没有在内存中
            //检查内存中是否有空闲块
            freeIndex=findFreeBlock();
            if(freeIndex!=-)
            {
                memoryAllocInfo[freeIndex]=vpage;
                pageList[vpage].mblock=freeIndex;
                extnedTime();
            }
            else
            {
                //空闲区没有
                //查页表：淘汰最长时间
                fpage=fifoPage();
                //找到在内存中所占有的物理块
                freeIndex=pageList[fpage].mblock;
                //更新淘汰的虚拟页的相关信息
                pageList[fpage].loadTime=;
                pageList[fpage].mblock=-;
                //更新分配情况
                memoryAllocInfo[freeIndex]=vpage;
                //更新当前调到内存中的虚页的信息
                pageList[vpage].mblock=freeIndex;
                extnedTime();
            }
        }
        showInfo();
    }
}

int main()
{
    //初始化(交互)
    init();
    //显示（）
    showInfo();
    //核心逻辑（）
    fifo();
    return ;
}

运行结果如下：

运行结果符合预期

希望能给看到此博文的你一点小小的帮助！