 [【技术文档】]算法连载（7）--操作系统之3种页面置换算法[转载] | |
1.问题描述及设计思想：在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存需把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据，送磁盘的对换区中。但应将哪个页面调出，所以需要根据一定的算法来确定。以下分别是三个算法的设计思想。OPTIMAL：最佳置换算法。其所选择的被淘汰页面，将是以后永不使用的，或是在最长（未来）时间内不再被访问的页面。FIFO：先进先出置换算法。该算法总是淘汰最先进入内存的页面，既选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。LRU：最近最久未使用置换算法。该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间T，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其T值最大的给予淘汰。 #include <iostream.h> #define Bsize 3#define Psize 20 struct pageInfor{ int content;//页面号 int timer;//被访问标记}; class PRA{public: PRA(void); int findSpace(void);//查找是否有空闲内存 int findExist(int curpage);//查找内存中是否有该页面 int findReplace(void);//查找应予置换的页面 void display(void);//显示 void FIFO(void);//FIFO算法 void LRU(void);//LRU算法 void Optimal(void);//OPTIMAL算法 void BlockClear(void);//BLOCK恢复 pageInfor * block;//物理块 pageInfor * page;//页面号串 private: }; PRA::PRA(void){ int QString[20]={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1}; block = new pageInfor[Bsize]; for(int i=0; i<Bsize; i++) { block[i].content = -1; block[i].timer = 0; } page = new pageInfor[Psize]; for(i=0; i<Psize; i++) { page[i].content = QString[i]; page[i].timer = 0; }} int PRA::findSpace(void){ for(int i=0; i<Bsize; i++) if(block[i].content == -1) return i;//找到空闲内存，返回BLOCK中位置 return -1;} int PRA::findExist(int curpage){ for(int i=0; i<Bsize; i++) if(block[i].content == page[curpage].content) return i;//找到内存中有该页面，返回BLOCK中位置 return -1;} int PRA::findReplace(void){ int pos = 0; for(int i=0; i<Bsize; i++) if(block[i].timer >= block[pos].timer) pos = i;//找到应予置换页面，返回BLOCK中位置 return pos;} void PRA::display(void){ for(int i=0; i<Bsize; i++) if(block[i].content != -1) cout<<block[i].content<<" "; cout<<endl;} void PRA::Optimal(void){ int exist,space,position ; for(int i=0; i<Psize; i++) { exist = findExist(i); if(exist != -1) { cout<<"不缺页"<<endl; } else { space = findSpace(); if(space != -1) { block[space] = page[i]; display(); } else { for(int k=0; k<Bsize; k++) for(int j=i; j<Psize; j++) { if(block[k].content != page[j].content) { block[k].timer = 1000; }//将来不会用，设置TIMER为一个很大数 else { block[k].timer = j; break; } } position = findReplace(); block[position] = page[i]; display(); } } }} void PRA::LRU(void){ int exist,space,position ; for(int i=0; i<Psize; i++) { exist = findExist(i); if(exist != -1) { cout<<"不缺页"<<endl; block[exist].timer = -1;//恢复存在的并刚访问过的BLOCK中页面TIMER为-1 } else { space = findSpace(); if(space != -1) { block[space] = page[i]; display(); } else { position = findReplace(); block[position] = page[i]; display(); } } for(int j=0; j<Bsize; j++) block[j].timer++; }} void PRA::FIFO(void){ int exist,space,position ; for(int i=0; i<Psize; i++) { exist = findExist(i); if(exist != -1) {cout<<"不缺页"<<endl;} else { space = findSpace(); if(space != -1) { block[space] = page[i]; display(); } else { position = findReplace(); block[position] = page[i]; display(); } } for(int j=0; j<Bsize; j++) block[j].timer++;//BLOCK中所有页面TIMER++ }} void PRA::BlockClear(void){ for(int i=0; i<Bsize; i++) { block[i].content = -1; block[i].timer = 0; }} void main(void){ cout<<"|----------页 面 置 换 算 法----------|"<<endl; cout<<"|---power by zhanjiantao(028054115)---|"<<endl; cout<<"|-------------------------------------|"<<endl; cout<<"页面号引用串:7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1"<<endl; cout<<"----------------------------------------------------"<<endl; cout<<"选择<1>应用Optimal算法"<<endl; cout<<"选择<2>应用FIFO算法"<<endl; cout<<"选择<3>应用LRU算法"<<endl; cout<<"选择<0>退出"<<endl; int select; PRA test; while(select) { cin>>select; switch(select) { case 0: break; case 1: cout<<"Optimal算法结果如下:"<<endl; test.Optimal(); test.BlockClear(); cout<<"----------------------"<<endl; break; case 2: cout<<"FIFO算法结果如下:"<<endl; test.FIFO(); test.BlockClear(); cout<<"----------------------"<<endl; break; case 3: cout<<"LRU算法结果如下:"<<endl; test.LRU(); test.BlockClear(); cout<<"----------------------"<<endl; break; default: cout<<"请输入正确功能号"<<endl; break; } } } | |
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