ページ置換シミュレーションプログラムの設計（C言語によるストレージ管理）

1. トピックの紹介

ジョブの実行プロセスをシミュレートするプログラムを C 言語で設計します。ジョブには合計 320 の命令がある、つまり、そのアドレス空間は 32 ページで、そのすべてのページがまだメモリにロードされていないと仮定します。シミュレーション中、アクセスされた命令がすでにメモリ内にある場合、その物理アドレスが表示され、次の命令が転送されます。アクセスされた命令がメモリにロードされていない場合にはページフォールトが発生するが、このときページフォールトの回数を記録し、該当するページをメモリにロードする必要がある。ジョブの仮想ページが 4 つのメモリ ブロックにロードされている場合は、ページの置換が必要です。最後にその物理アドレスが表示され、次の命令が転送されます。320 個の命令がすべて実行された後、ジョブの実行中に発生したページ フォールト率を計算して表示します。

2. 使用されるデータ構造

/*定义内存中物理块的结构*/
struct memoryblock
{
    
    
	int pagenumber; // 页面号
	int access;     // 访问位
 	int time;       // 访问时间
	int counter;    // 访问次数
};
struct memoryblock M[4];

3. プログラムコードの説明

void init()//初始化内存物理块
void random()//生成随机数
void FIFO()//先进先出置换算法
void CLOCK()//时钟置换算法
void LRU()//最近最久未使用置换算法
void LFU()//最近最少访问置换算法

コアコード:

void random()
{
	srand((unsigned)time(NULL));
	int cnt = 0;
	command[cnt] = rand() % 320;
	cnt++;
	command[cnt] = command[cnt - 1] + 1;
	cnt++;
	while (cnt < 320)
	{
		command[cnt] = rand() % command[cnt - 2];
		cnt++;
		command[cnt] = command[cnt - 1] + 1;
		cnt++;
		command[cnt] = rand() % (320 - command[cnt - 1]) + command[cnt - 1];
		cnt++;
		command[cnt] = command[cnt - 1] + 1;
		cnt++;
	}
}
void oncefifo(int a)
{
	int i;
	int p=0;//指向队首的指令
	int b = a / 10;
	int flag=0;
	for (i = 0;i < 4;i++)
	{
		if (M[i].pagenumber == b)//表示页面在内存中
		{
			M[i].access = 1;
			flag = 1;
			break;
		}
		if (M[i].pagenumber == -1)//表示页面不在内存中，且物理块为空
		{
			M[i].access = 1;
			M[i].pagenumber = b;
			p = (p + 1) % 4;
			unfindpage++;
			flag = 1;
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)//进行页面置换
	{
		M[p].pagenumber = b;
		M[p].access = 1;
		unfindpage++;
	}
}
void onceclock(int a)
{
	int i;
	int p=0;
	int b = a / 10;
	int flag = 0;
	for (i = 0;i < 4;i++)
	{
		if (M[i].pagenumber == b)//表示页面在内存中
		{
			M[i].access = 1;
			flag = 1;
			break;
		}
		if (M[i].pagenumber == -1)//表示页面不在内存中，且物理块为空
		{
			M[i].access = 1;
			M[i].pagenumber = b;
			p = (p + 1) % 4;
			unfindpage++;
			flag = 1;
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)
	{
		while (M[p].access != 0)
		{
			M[p].access = 0;
			p = (p + 1) % 4;
		}
		M[p].pagenumber = b;
		M[p].access = 1;
		p = (p + 1) % 4;
		unfindpage++;
	}
}
void oncelru(int a)
{
	int b = a / 10;
	int flag = 0;
	int i,j;
	for (i = 0;i < 4;i++)
	{
		if (M[i].pagenumber == b)//页面在内存中，更新时间
		{
			M[i].time = 0;
			M[i].access = 1;
			flag = 1;
			for (j = 0;j < 4;j++)
			{
				if (j != i&&M[j].pagenumber != -1)//其他未被访问的页面的时间加一
				{
					M[j].time++;
				}
			}
			break;
		}
		if (M[i].pagenumber == -1)//页面不在内存中，且物理块为空
		{
			M[i].time = 0;
			M[i].pagenumber = b;
			M[i].access = 1;
			unfindpage++;
			flag = 1;
			for (j = 0;j < 4;j++)
			{
				if (j != i&&M[j].pagenumber != -1)
				{
					M[j].time++;
				}
			}
			break;
		}
	}
		if (flag == 0)//页面不在内存中,进行置换
		{
			sort(M, M + 4, cmp1);
			M[0].time=0;
			M[0].access = 1;
			M[0].pagenumber = b;
			unfindpage++;
			for (j = 1;j < 4;j++)
			{
				M[j].time++;
			}
		}
}
void oncelfu(int a)
{
	int b = a / 10;
	int flag = 1;
	int i;
	for (i = 0;i < 4;i++)
	{
		if (M[i].pagenumber == b)//页面在内存中
		{
			M[i].counter++;
			flag = 1;
			M[i].access = 1;
			break;
		}
		if (M[i].pagenumber = -1)
		{
			M[i].counter++;
			M[i].pagenumber = b;
			M[i].access = 1;
			flag = 1;
			unfindpage++;
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)
	{
		sort(M, M + 4, cmp2);
		M[0].pagenumber = b;
		M[0].counter=1;
		M[i].access = 1;
		unfindpage++;
	}
}

4. 走行結果

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