在操作系統中，當程序在運行過程中，若其所要訪問的頁面不再內存中而需要把他們調入內存，但內存已無空閒空間時，爲了保證該進程能正常運行，系統必須從內存調出一頁程序或數據送磁盤的兌換區中。但哪一個頁面調出，須根據一定的算法確定。通常，把選擇換出頁面的算法稱爲頁面置換算法（Page-Replacement Algorithms）.置換算法的好壞將直接影響到系統的性能。
1) 先進先出(FIFO)頁面置換算法
該算法總是淘汰最先進入內存的頁面,即選擇在內存中駐留時間最久的頁面予以淘汰。該算法實現簡單，只需把一個進程調入內存，按先後順序排成一個隊列，並設置一個指針，稱爲替換指針，使他總能指向最老的頁面。但該算法與進程與實際運行的規律不相適應，效率最差。
2) 最近最久爲使用(LRU)算法
LRU算法是根據頁面調入內存後的使用情況進行決策的。就是利用“最近的過去”作爲“最近的將來”的近似，因此是將最近最久未使用的頁面予以淘汰。該算法賦予每一個頁面一個訪問字段，用來記錄一個頁面自上次被訪問以來所經歷的時間t,當淘汰一個頁面時，選擇現有頁面中t值最大的，及最近最久爲使用的頁面予以淘汰。
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#include
<stdio.h>#define
PAGES 12 /*頁面引用頁數*/#define
M 3 /*當前分配給改作業的物理塊數*///#define
M 4/*頁面引用串*/int page[PAGES]
= {4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5};int rel[M][PAGES]; /*存儲結果數組*//*內存物理塊結構體*/typedef struct{ int pnum; /*該塊中所存的頁面號*/ int tm; /*從最近一次調入所經歷的時間*/}PBlock;/*初始化物理塊數組*/void init(PBlock
*pb){ int i,j; //pb
= (PBlock*)malloc(sizeof(PBlock)*M); for(i=0;i<M;i++){ pb[i].pnum
= -1; pb[i].tm =
-1; for(j=0;j<PAGES;j++){ rel[i][j]
= -1; } }}/*打印結果數組*/void printRelArr(int rel[M][PAGES]){ int i,j; for(i=0;i<M;i++){ for(j=0;j<PAGES;j++){ if(rel[i][j]==-1) printf("_
"); else printf("%d
",rel[i][j]); } printf("\n"); }}/*打印一維數組*/void printArr1(int *arr,int n){ int i; for(i=0;i<n;i++){ printf("%d
",arr[i]); } printf("\n");}/*查看頁面號爲num的頁面是否在內存塊中,存在返回1*/int in_mem(int num,PBlock
*pb,int m){ int i; int b
= 0; for(i=0;i<m;i++){ if(pb[i].pnum
== num){ b
= 1; break; } } return b;}/*FIFO
算法的實現,無需考慮時間*/int fifo(PBlock
*pb,int m){ int lps=0; /*缺頁次數*/ double lpp; /*缺頁率*/ int p
= 0; /*替換指針*/ int index
=0; /*頁面號索引*/ while(index<PAGES){ if(!in_mem(page[index],pb,M)){ //如果該頁面不在物理塊中 pb[p].pnum
= page[index]; /*將該頁面放入物理塊中*/ p
= (p+1)%M; /*替換指針移動*/ lps++; /*卻也次數加
1*/ for(int i=0;i<M;i++){ rel[i][index]
= pb[i].pnum; } } index++; } printf("FIFO算法所得缺頁次數爲
%d\n",lps); lpp
= (double)lps/PAGES; printf("FIFO算法缺頁率爲
%0.4lf \n",lpp); printf("頁面號序列爲:\n"); printArr1(page,PAGES); printf("結果數列爲:\n"); printRelArr(rel); return 0;}/*獲得最近最久的塊*/int getP(PBlock
*pb,int p){ int i; bool out
= true; // for(i=0;i<M;i++){ if(pb[i].tm ==
-1){ p
= i; out
= false; break; } } if(out){ for(i=0;i<M;i++){ if(pb[i].tm>pb[p].tm) p
= i; } } return p;}int getEQnum(int num,PBlock
*pb){ int i; int in
= -1; for(i=0;i<M;i++){ if(pb[i].pnum
== num){ in
= i; break; } } return in;}/*LRU算法*/void lru(PBlock
*pb,int m){ int lps=0; /*缺頁次數*/ double lpp; /*缺頁率*/ int p
= 0; /*替換指針*/ int index
=0; /*頁面號索引*/ while(index<PAGES){ if(!in_mem(page[index],pb,m)){ /*如果頁面不在物理塊中*/ p
= getP(pb,p); pb[p].pnum
= page[index]; pb[p].tm =
0; lps++; for(int i=0;i<M;i++){ rel[i][index]
= pb[i].pnum; } }else{ /*如果頁面在物理塊中*/ int in
= getEQnum(page[index],pb); /*獲取該頁面在物理塊中的索引*/ pb[in].tm =
0; } int i; for(i=0;i<M;i++){ if(i!=p&&pb[i].tm!=-1){ pb[i].tm++; } } index++; } printf("LRU算法所得缺頁次數爲
%d \n",lps); lpp
= 1.0*lps/PAGES; printf("LRU算法缺頁率爲:
%0.4lf\n",lpp); printf("頁面號序列爲:\n"); printArr1(page,PAGES); printf("LRU結果數組爲:\n"); printRelArr(rel);}int main(){ //printArr(rel); PBlock
pb[M]; init(pb); fifo(pb,M); init(pb); lru(pb,M); return 0;} |