操作系统——页面调度算法

在之前系列的博客中介绍了页面调度算法的原理：

https://www.cnblogs.com/wkfvawl/p/11700301.html#_label2_3

这里编写代码模拟一些页面调度算法的实现。

 

（1）最佳淘汰算法——OPT(Optimal)
这是Belady贝莱迪于1966年提出的一种理论上的算法。该算法每次都淘汰以后
永不使用的，或者过最长的时间后才会被访问的页面。显然，采用这种算法会保证最低的缺页率，但它是无法实现的，因为它必须知道页面“将来”的访问情况。不过，该算法仍有一定意义，可作为衡量其他算法优劣的一个标准。
（2）先进先出淘汰算法——FIFO
这是最早出现的淘汰算法。
总是淘汰最先进入内存的页面。它实现简单，只需把进程中已调入内存的页面，按先后次序链成一个队列，并设置一个所谓的替换指针，使它总是指向内存中最老的页面。
（3） 最近最久未使用算法——(LRU, Least Recently Used）
根据页面调入内存后的使用情况，选择内存中最久未使用的页面被置换。这是局部性原理的合理近似，性能接近最佳算法。
OPT算法使用页面将要被访问的时间，LRU算法使用页面最后一次被访问的时间。二者唯一的差别是：OPT是向前看的，而LRU是向后看的。

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
int N;//进程虚页数
int M;//内存块个数
int page[100];//进程虚页
int block[100];//内存块
int weight[100];//当前内存块在后面出现的次数
int success;//命中次数
int fail;//未命中次数
void FIFO()
{
    int i,j;
    int flag;
    int pos=0;
    int success=0;
    int fail=0;
    for(i=0; i<N; i++)
    {
        flag =0;
        for(j=1; j<=M; j++)
        {
            if(page[i]==block[j])//命中
            {
                flag=1;
                success++;
                pos--;
                break;
            }
        }
        if(flag==0)
        {
            fail++;
            block[pos%M+1]=page[i];
        }
        pos++;
        for(j=1; j<=M; j++)
        {
            printf("%d ",block[j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("命中次数为：%d\n",success);
    printf("未命中次数为：%d\n",fail);

}
void OPT()
{
    int i,j,k;
    int flag;
    int success=0;
    int fail=0;
    int needReplace;
    for(i=0; i<N; i++)
    {
        flag=0;
        for(j=1; j<=M; j++)
        {
            if(page[i]==block[j])//命中
            {
                flag=1;
                success++;
            }
        }
        if(flag==0)//未命中
        {
            fail++;
            for(j=1; j<=M; j++) //若内存块未满，先将内存块填满
            {
                if(block[j]==0)
                {
                    block[j]=page[i];
                    break;
                }
            }
            int minCnt=100;
            memset(weight,0,sizeof(weight));
            if(j>M)//若内存块已满，需要进行调度
            {
                for(k=i+1; k<N; k++) //向后
                {
                    for(j=1; j<=M; j++)
                    {
                        if(block[j]==page[k])
                        {
                            weight[j]=N-k;//越靠近，权值越大
                            break;
                        }
                    }
                }
                for(j=1; j<=M; j++) //找权值最小的那一个
                {
                    if(weight[j]<=minCnt)
                    {
                        minCnt=weight[j];
                        needReplace=j;
                    }
                }
                block[needReplace]=page[i];//替换掉权值最小的
            }
        }
        for(j=1; j<=M; j++)
        {
            printf("%d ",block[j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("命中次数为：%d\n",success);
    printf("未命中次数为：%d\n",fail);
}
void LRU()
{
    int i,j;
    int flag;
    int success=0;
    int fail=0;
    int needReplace;
    for(i=0; i<N; i++)
    {
        flag=0;
        for(j=1; j<=M; j++)
        {
            if(page[i]==block[j])//命中
            {
                flag=1;
                success++;
            }
        }
        if(flag==0)//未命中
        {
            fail++;
            for(j=1; j<=M; j++) //现将内存块填满
            {
                if(block[j]==0)
                {
                    block[j]=page[i];
                    break;
                }
            }
            if(j>M)//内存块已满，需要进行调度
            {
                //向前找,需要替换的页面为i-M
                needReplace=page[i-M];
                for(j=1; j<=M; j++)
                {
                    if(block[j]==needReplace)//找到后替换掉
                    {
                        block[j]=page[i];
                        break;
                    }
                }
            }
        }
        for(j=1; j<=M; j++)
        {
            printf("%d ",block[j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("命中次数为：%d\n",success);
    printf("未命中次数为：%d\n",fail);
}
int main()
{
    printf("请输入进程执行时页面访问个数：\n");
    scanf("%d",&N);
    printf("请输入空闲内存块的个数：\n");
    scanf("%d",&M);
    printf("请输入进程执行时页面访问次序：\n");
    memset(page,0,sizeof(page));
    memset(block,0,sizeof(block));
    int i;
    int needReplace;
    for(i=0; i<N; i++)
    {
        scanf("%d",&page[i]);
    }
    printf("采用最佳淘汰算法OPT:\n");
    OPT();
    memset(block,0,sizeof(block));
    printf("采用先进先出淘汰算法FIFO:\n");
    FIFO();
    memset(block,0,sizeof(block));
    printf("采用最近最久未使用淘汰算法LRU:\n");
    LRU();
    return 0;
}
/*
12
3
2
3
2
1
5
2
4
5
3
2
5
2
*/