[オペレーティング システム] C 言語を使用して、先入れ先出しのページ置換アルゴリズム (FIFO) と、最も長期間使用されていないページ置換アルゴリズム (LRU) を実装します。

プロジェクト環境

開発ソフトウェア：Visual Studio 2019

プログラミング言語: C

プロジェクトのソース コード

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N  50 
#define M  10

int  PageList[N];         //存放页面访问序列
int  BlockList[M];        //当前内存块存放页面
int  BlockPage[M][N];     //内存块每次置换后相应存放的序列
char MissingPage[N];      //记录每次置换后的缺页标志状态
int  DieOut[N];           //记录淘汰页面      
char flag;                //缺页标志
int n;                  //页面访问序列
int m;                    //内存块数
int count;                //缺页次数

//初始化
void Init()
{
    int i;
    printf("请输入内存的块数：");
    scanf("%d", &m);
    printf("请输入页面访问序列的长度：");
    scanf("%d", &n);
    printf("请输入页面访问序列：");
    for (i = 0; i < n; i++)
        scanf("%d", &PageList[i]);
}
//输出结果
void ShowPrintf()
{
    int i, j;
    printf("\n结果为下表（*代表有缺页）：\n");
    printf("---------------------------------------------------------------------------------------\n");
    printf("页面序列：");
    for (i = 0; i < n; i++)
            printf("%3d", PageList[i]);
    printf("\n");
    printf("---------------------------------------------------------------------------------------\n");
    for (i = 0; i < m; i++)//每块内的页面变化
    {
        printf("   %d号块：", i+1);
        for (j = 0; j < n; j++)
            printf("%3d", BlockPage[i][j]);
        printf("\n");
    }
    printf("---------------------------------------------------------------------------------------\n");
    printf("缺页情况：");
    for (i = 0; i < n; i++)
        printf("%3c", MissingPage[i]);
    printf("\n");
    printf("---------------------------------------------------------------------------------------\n");
    printf("淘汰页面：");
    for (i = 0; i < n; i++) {
        if (DieOut[i] == -1 && i <= 2) {
            printf("%3d", DieOut[i]);
        }
        if(DieOut[i] != -1 && i > 2){
            printf("%3d", DieOut[i]);
        }
        if (DieOut[i] == -1 && i > 2)
        {
            printf("%3s", "无");
        }
    }    
    printf("\n");
    printf("---------------------------------------------------------------------------------------\n");
    printf("\n发生缺页的次数=%d\n", count);
    printf("\n缺页中断率=%.2f%%\n", (float)count / n * 100);
}
void FIFO(){

    int i, j, q, p;
    count = 0; //记录缺页次数
    
    for (i = 0;i < n;i++) {
        MissingPage[i] =  0 ;
        DieOut[i] = -1;
    }
    for (i = 0;i < m;i++) {
        BlockList[i] = -1 ;
    }
    
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        q = 0;
        while ((PageList[i] != BlockList[q]) && (q != m))
        {
            q++;
        }
        if (q == m)
        {
            flag = '*';
            count++;
        }
        else
            flag = ' ';
        if (flag == '*')
        {
            DieOut[i] = BlockList[m - 1]; //记录被淘汰的页面
            for (j = m - 1; j > 0; j--) {
                BlockList[j] = BlockList[j - 1];  //后移
            }
            BlockList[0] = PageList[i];   //新进入的页面在第一块
            
        }
        for (j = 0; j < m; j++) {
            BlockPage[j][i] = BlockList[j]; 
        }
        MissingPage[i] = flag;
    }
    ShowPrintf();
}
void LRU() {

    int  i, j;
    count = 0;         //缺页次数初始化
    int count_page = 0;    //置换页面次数
    int time[N];           //各个物理块最近一次访问至现在的时间
    int DisplacedPages[N];

    for (i = 0;i < n;i++) {
        MissingPage[i] = 0;
        DieOut[i] = -1;
        DisplacedPages[i] = -1;
    }
    for (i = 0;i < m;i++) {
        BlockList[i] = -1;
    }
    for (i = 0;i < m;i++) {
        time[i] = 0;
    }    
    for (i = 0;i < n; i++)
    {
        for (j = 0; j < m; j++) //更新时间记录 
            if (BlockList[j] != 0)
                time[j]++;
        for (j = 0; j < m; j++)
            if (BlockList[j] == PageList[i]) //命中 
            {
                time[j] = 0;
                break;
            }
            else if (BlockList[j] == -1) //未命中但块中为空 
                break;
        if (j < m && BlockList[j] == -1)//未命中且物理块未满,直接存入
        {
            BlockList[j] = PageList[i];
            time[j] = 0;
            flag = '*';
            count++;
        }
        else if (j == m)//需要替换 
        {
            int max = 0;
            for (int k = 0;k < m;k++)//寻找最久未访问的地址所在的物理块的位置
            {
                if (time[max] < time[k])
                    max = k;
            }
            DisplacedPages[count_page] = BlockList[max];
            count_page++;
            count++;
            flag = '*';
            BlockList[max] = PageList[i];
            time[max] = 0;
        }
        else {
            flag = ' ';
        }    
        if (j == m) {
            DieOut[i] = DisplacedPages[count_page - 1];
        }
        for (j = 0; j < m; j++) {
            BlockPage[j][i] = BlockList[j];
        }
        MissingPage[i] = flag;  //记录缺页
    }
    ShowPrintf();
}
void main()
{
    int choice;
    bool flag = true;

    while (flag) {
        printf("\n");
        printf("----------------------页面置换算法-------------------\n");
        printf("                     （1）输入数据                   \n");
        printf("                     （2）先进先出算法(FIFO)         \n");
        printf("                     （3）最近最久未使用算法(LRU)    \n");
        printf("                     （0）退出                       \n");
        printf("-----------------------------------------------------\n");
        printf("请选择：");
        scanf("%d", &choice);
        switch (choice)
        {
        case 1:
            Init();break;
        case 2:
            if (PageList[0] != NULL) {
                FIFO();
                break;
            }
            else
            {
                printf("请先录入数据！");
                system("pause");
                system("cls");
                break;
            }
        case 3:
            if (PageList[0] != NULL) {
                LRU();
                break;
            }
            else
            {
                printf("请先录入数据！");
                system("pause");
                system("cls");
                break;
            }
        case 0:
            flag = false;
            break;
        default:
            printf("请输入正确的指令");
        }
    }
}

結果