操作系统实验 页面置换算法 LRU置换算法 计数器和时间戳_lru时间戳

1.实验要求

已知系统为一进程分配的物理块数，进程运行过程中引用的页面号，编程使用LRU算法输出置换的页号、缺页中断次数及缺页率。

2.算法描述

  从内存调出一页程序或数据到磁盘的对换区，把选择换出的页面的算法称为页面置换算法。
  置换算法的好坏将直接影响系统的性能。
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LRU置换算法（基于计数器法）是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。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，即最近最久未使用的页面被淘汰掉。

3.实验源码

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;

//  操作系统实验 页面置换算法 LRU置换算法 最近最久未使用的页面予以淘汰 基于计数器

struct page
{
	int no; //页号
	int t;  //访问字段t值， 用来记录当前页面自上次访问以来所经历的时间
}p[100];
queue<int> dl;


int main()
{
	int N; //请求页号的队列长度
	int x;  //请求页号
	int n; //内存中物理块数
	int old;
	int sp; //缺页中断次数
	bool flag;

	cout << "run page queue length" << endl;
	cin >> N;
	cout << "your queue" << endl;
	for (int i = 0; i < N; i++)
	{
		cin >> x;
		dl.push(x);
	}
	cout << "how many max page" << endl;
	cin >> n; 

	//初始化
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		p[i].no = -1;
		int t= 0;
	}
	sp = 0;

	cout << "memory note>>" << endl;
	while (!dl.empty())
	{
		x = dl.front();//取得队首元素
		dl.pop();//去除队首元素
		flag = false;
		for (int i = 0; i < n; i++)
		{
		//如果是动态运行时装入\动态运行时链接方式，此处也要算进缺页中断次数，删除flag那条语句
			if (p[i].no == -1)  
			{
				p[i].no = x;
				p[i].t = 1;
				flag = true;
				break;
			}
			else if (p[i].no == x)  //请求的页号已在内存，t值置1
			{
				p[i].t = 1;
				flag = true;
				break;
			}
		}
		//不存在的页号调入内存，产生缺页中断sp++，
		if (!flag)
		{
			sp++;
			old = 0;
			for (int i = 0; i < n; i++)
			{
				if (p[i].t > p[old].t)  //选择t值最大的置换
				{
					old = i;
				}
			}
			p[old].no = x;
			p[old].t = 1;
		}
		//其他的页号 t值加1
		for (int i = 0; i < n; i++)
		{
			if (p[i].no != -1)
			{
				p[i].t++;
			}
		}

		for (int i = 0; i < n; i++)
		{
			if (p[i].no != -1)
			{
				cout << p[i].no << " ";
			}
		}
		if (!flag)//标记：调入页号产生了中断
		{
			cout << "#";
		}
		cout << endl;
	}


	cout << "swap page counts: " << sp << endl; //中断次数
	cout << "swap page percent: " << (sp*100.0) / (N*1.0) << "%" << endl;  //缺页率

	return 0;
}


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补 基于时间戳实现LRU

基本思路：在每次内存访问时，给相应的页面打上时间戳，然后在缺页中断时，选择最老的页面淘汰。

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;

//  操作系统实验 页面置换算法 LRU置换算法 最近最久未使用的页面予以淘汰 基于时间戳

struct page
{
	int no; //页号
	int t;  //访问字段t值， 用来记录当前页面访问时的时间
}p[100];
queue<int> dl;


int main()
{
	int N; //请求页号的队列长度
	int x;  //请求页号
	int n; //内存中物理块数
	int old;
	int sp; //缺页中断次数
	bool flag=false;
	int temp=1;//记录当前最晚的时间t，从1秒开始

	cout << "run page queue length" << endl;
	cin >> N;

	cout << "your queue" << endl;

	for (int i = 0; i < N; i++)
	{
		cin >> x;
		dl.push(x);

	}
	cout << "how many max page" << endl;
	cin >> n;

	//初始化
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		p[i].no = -1;
		int t = 999;
	}
	sp = 0;


	cout << "memory note>>" << endl;
	while (!dl.empty())
	{
		x = dl.front();//取得队首元素
		dl.pop();//去除队首元素

		for (int i = 0; i < n; i++)
		{
			if (p[i].no == -1)
			{
				p[i].no = x;
				p[i].t = temp;
				temp++;
				flag = true;
				break;
			}
			else if (p[i].no == x)  //请求的页号已在内存
			{
				p[i].t = temp;
				flag = true;
				temp++;
				break;
			}
		}

		//不存在的页号调入内存，产生缺页中断sp++
		if (!flag)
		{
			sp++;
			old = 0;
			for (int i = 0; i < n; i++)
			{
				if (p[i].t < p[old].t)  //选择t值最小即最老的置换 123 -> 423 -> 453
				{
					old = i;
				}

			}

			p[old].no = x;
			p[old].t = temp;
			temp++;
		}

		for (int i = 0; i < n; i++)
		{
			if (p[i].no != -1)
			{
				cout << p[i].no << " ";
			}
		}

		if (!flag || temp<=4)//标记：调入页号产生了中断。temp<=4,把前3次算上
		{
			cout << "#";
		}

		//还原。由于初始123次改变了全局的flag ==true
		flag = false;

		cout << endl;
	}


	cout << "swap page counts: " << sp+3 << endl; //中断次数
	cout << "swap page percent: " << ((sp+3)*100.0) / (N*1.0) << "%" << endl;  //缺页率

	return 0;
}



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