C语言实现页面置换 先进先出算法（FIFO）

本文实例为大家分享了C语言实现页面置换算法的具体代码，供大家参考，具体内容如下

一、设计目的

加深对请求页式存储管理实现原理的理解，掌握页面置换算法中的先进先出算法。

二、设计内容

设计一个程序，有一个虚拟存储区和内存工作区，实现下述三种算法中的任意两种，计算访问命中率（命中率=1-页面失效次数/页地址流长度）。附加要求：能够显示页面置换过程。

该系统页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令对应的页不在内存的次数。   
程序首先用srand()和rand()函数分别进行初始化、随机数定义和产生指令序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，并针对不同的算法计算出相应的命中率。

通过随机数产生一个指令序列。共320条指令，指令的地址按下述原则生成：

（1）50%的指令是顺序执行的。
（2）25%的指令是均匀分布在前地址部分。
（3）25%的指令是均匀分布在后地址部分。

具体的实施方法如下：

在【0，319】的指令地址之间随机选取一起点m。
顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令。
在前地址【0,m+1】中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m'。
顺序执行一条指令，其地址为m'+1。
在后地址【m'+2,319】中随机选取一条指令并执行。
重复步骤（1）-（5），直到320次指令。
将指令序列变换为页地址流。

设：

页面大小为1KB。
用户内存容量4页到32页。
用户虚存容量为32KB。
在用户虚存中，按每K存放10条指令虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：
第0条～9条指令为第0页（对应虚存地址为【0，9】）。
第10条～19条指令为第1页（对应虚存地址为【10，19】）。
……
第310条～319条指令为第31页（对应虚拟地址为【310，319】）。
按以上方式，用户指令可组成32页。
计算每种算法在不同内存容量下的命中率。

三、程序结构

首先，用srand()和rand()函数分别进行初始化、随机数定义和产生指令序列；
接着，将指令序列变换成相应的页地址流；
然后，并针先进先出算法计算出相应的命中率和输出页面置换过程。

源程序：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define N 320
int num[N]; //存放随机数
int page[N]; //存放页地址流
int mc[33]; //memory capacity内存容量 ，并初始化为0 

void randomnumber()//random number随机数 程序第一步，产生320个指令序列
{
 int pc;
 int flag=0;
 scanf("%d",&pc);
 printf("\n在0-319之间产生的320个随机数如下:\n");
 for(int i=0;i<320;i++)
 {
 num[i]=pc;
 if(flag%2==0) pc=++pc%320; //flag=0||2 50%的指令是顺序执行的
 if(flag==1) pc=rand()% (pc-1); //flag=1 25%的指令是均匀分布在前地址部分
 if(flag==3) pc=pc+1+(rand()%(320-(pc+1))); //flag=3 25%的指令是均匀分布在后地址部分
 flag=++flag%4;
 printf("%3d ",num[i]);
 if((i+1)%10==0) printf("\n"); //每行输出10个数
 }
} 

void pageaddress() //pageaddress页地址 程序第二步，将指令序列变换为页地址流
{
 for(int i=0;i<320;i++)
 {
 printf("%3d ",page[i]=num[i]/10);
 if((i+1)%10==0) printf("\n"); //每行输出10个数
 }
}

int FIFO(int capacity)
{
 int j,x,y,m;
 int sum=0; //mc中分配的个数
 int exist=0; //命中次数
 int flag; //标志是否命中 flag=0没命中 flag=1命中
 int ep=1; //elimination position淘汰位置
 mc[1]=page[0];
 printf(" %2d加入 \t",page[0]);
 for(m=1;m<=capacity;m++) //输出当前内存块的存储情况
 printf("%2d ",mc[m]);
 printf("\n");
 sum+=1;
 for(j=1;j<320;j++)
 {
 flag=0;
 for(y=1;y<=sum;y++) //判断这个页地址流是否命中
 if(mc[y]==page[j]) {
 exist++;
 flag=1;
 printf(" %2d命中 \t",page[j]);
 for(m=1;m<=capacity;m++) //输出当前内存块的存储情况
 printf("%2d ",mc[m]);
 printf("\n");
 break;}
 //没命中
 if(flag==0)
 {
 if(sum<capacity) //还有空块
 {for(x=1;x<=capacity;x++) //查找内存块中第一个空块
 if(mc[x]==-1) {
 mc[x]=page[j];
 sum++;
 printf(" %2d加入 \t",page[j]);
 for(m=1;m<=capacity;m++) //输出当前内存块的存储情况
 printf("%2d ",mc[m]);
 printf("\n");
 break;}
 }
 else if(sum>=capacity)
 {
 int t=mc[ep];
 mc[ep]=page[j];
 printf(" %2d置换%2d\t",page[j],t);
 for(m=1;m<=capacity;m++) //输出当前内存块的存储情况
 printf("%2d ",mc[m]);
 printf("\n");
 ep+=1;
 if(ep==capacity+1) ep=1;
 }
 }
 }
 printf("\nexist=%d\n命中率=%lf",exist,exist/320.0);
}
int main()
{
 int capacity; //内存块数
 printf("请输入第一条指令号(0~319):");
 randomnumber();
 printf("\n指令序列对应的页地址流:\n");
 pageaddress();
 printf("\n\n\n\t\t先进先出算法(FIFO):\n\n");
 printf("请输入内存块数（4-32）：");
 scanf("%d",&capacity);
 for(int i=1;i<=32;i++) //给数组赋初值
 mc[i]=-1;
 FIFO(capacity);
 return 0;
}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。