内存中的进程
•内存一部分供操作系统使用（驻留监控程序、内核），一部分供当前活跃的进程使用，用于存放进程需要的数据和程序等。 •内存管理最基本的操作是由处理器把程序装入内存中执行。
•进程对应的内存空间包含5种不同的数据区：
代码段（Text）：代码段是用来存放可执行文件的操作指令，也就是说是它是可执行程序在内存中的镜像。
数据段（Data）：数据段存放可执行文件中已初始化全局变量，包括程序静态(static)分配变量和全局变量(global)。
BSS段：BSS段包含了程序中未初始化的全局变量和静态变量，在内存中 bss段全部置零。
堆（Heap）：堆是用于存放进程运行中被动态分配(malloc)的内存段。
栈（Stack）：栈是用户存放程序临时创建的局部变量。除此以外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。
在linux环境下编写程序，模拟一个作业的执行过程。
•用户输入系统分配给该作业的物理块N，和该作业要访问的逻辑页号序列长度L。 •该作业要访问的逻辑页号序列可以用户输入，也可以采用某种策略生成，如随机。 •采用下面不同的页面置换算法，并给出不同算法下的页面置换情况及其对应的缺页率。 •FIFO--先进先出，置换驻留在内存中时间最长的页。 •LRU--最近最少使用，置换内存中上次使用据当前最远的页。 •OPT--最佳置换，未来访问据当前时间最长的页。 •CLOCK--时钟算法，页框关联使用位。
为了好看（我为啥每次都在这种意义不明的事情上那么麻烦……）做了类命令行的操作界面，明明就是个控制台至于么…… 每个函数和用户友好表达都封装成函数，自认为写起来还是比较清晰明朗的（都划分这么细了了好不好） 纯原创，请勿随意转载使用，如需使用请告知或署名okcd00，谢谢。
Code:
#include <cmath>
#include <time.h>
#include <cctype>
#include <cstdio>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
int b[16]; //block
int mem[256]; //memory
string choice; //choice
#define Max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
#define Min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))
int n,l;
bool cmp(const int a, const int b)
{
return a > b;
}
void sta() //start
{
cout<<"<Project4> = 20125209 IOT01 Chendian_陈点"<<endl;
cout<<"Please input the number of Physic Blocks (Less than 15):"; cin>>n;
cout<<"Please input the Length of Sequence Length (Less than 255):";cin>>l;
}
void cus() //custom
{
cout<<"==Custom Setting=="<<endl;
cout<<"Please Input "<<l<<" digits :(split with blank)"<<endl;
for(int i=0;i<l;i++)
{
cin>>mem[i];
}
cout<<"\n Custom_Set Finished"<<endl;
}
void ran() //random
{
srand(time(NULL));
cout<<"==Random Setting=="<<endl;
cout<<"Now Calculating";
cout<<endl;
for(int i=0;i<l;i++)
{
mem[i]=rand()%8+1;
cout<<".";
}
cout<<"\n Random_Set Finished"<<endl;
}
void inp() //input
{
cout<<"Do you want CUSTOM or RANDOM?(c/r):"<<endl;
memset(mem,0,sizeof mem);
while(1)
{
cin>>choice;
if(tolower(choice[0])=='c') {cus();break;}
if(tolower(choice[0])=='r') {ran();break;}
//7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0 1
cout<<"Invalid Input , Please Try again:";
}
}
void dis() //display
{
cout<<endl <<"@ FIFO -- 先进先出，置换驻留在内存中时间最长的页"<<endl
<<"@ LRU -- 最近最少使用，置换内存中上次使用据当前最远的页"<<endl
<<"@ OPT -- 最佳置换，未来访问据当前时间最长的页"<<endl
<<"@ CLOCK-- 时钟算法，页框关联使用位"<<endl
<<"@ Exit -- 退出 "<<endl
<<"@ Another Sequence -- 更换序列 "<<endl
<<"Please Select Replacing Algorithm(输入首字母即可):"<<endl;
}
void fif() //fifo
{
int pos=0;
int cnt=0;
memset(b,-1,sizeof b);
for(int i=0;i<l;i++)
{
int now=mem[i],f=0;
for(int j=0;j<n;j++) if(b[j]==now) { f=1;break;}
if(f)
{
for(int j=0;j<n;j++) if(b[j]==-1)printf("# ");else printf("%d ",b[j]);
printf("[命中]\t New is %d\n",now);
}
else
{
b[pos++]=now;
pos=pos%n;
cnt++;
for(int j=0;j<n;j++) if(b[j]==-1)printf("# ");else printf("%d ",b[j]);
printf("[缺页]\t New is %d\n",now);
}
}
cout<<"缺页数:"<<cnt<<endl;
cout<<"缺页率:"<<(double)cnt/(double)l *100.0 <<"%"<<endl;
}
void lru() //lru
{
int maxdis=-1;
int chg=0,cnt=0;
int rec[10]={0}; //record
int dis[10]={0}; //distance
memset(b,-1,sizeof b);
for(int i=0;i<l;i++)
{
maxdis=-1;
int now=mem[i],f=0;
for(int j=0;j<n;j++)
{
if(b[j]==now) {f=1;break;}
if(b[j]==-1) {chg=j;break;}
dis[b[j]]=i-rec[b[j]];
//cout<<"dis["<<j<<"]:"<<dis[b[j]]<<endl;
if(dis[b[j]]>maxdis) maxdis=dis[b[j]],chg=j;
}
if(f)
{
rec[now]=i;
for(int j=0;j<n;j++) if(b[j]==-1)printf("# ");else printf("%d ",b[j]);
printf("[命中]\t New is %d\n",now);
}
else
{
b[chg]=now, cnt++;
rec[now]=i;
for(int j=0;j<n;j++) if(b[j]==-1)printf("# ");else printf("%d ",b[j]);
printf("[缺页]\t New is %d\n",now);
}
}
cout<<"缺页数:"<<cnt<<endl;
cout<<"缺页率:"<<(double)cnt/(double)l *100.0 <<"%"<<endl;
}
void opt() //opt
{
int maxdis=-1;
int cnt=0;
int dis[10]={0}; //distance
memset(b,-1,sizeof b);
for(int i=0;i<l;i++)
{
int pos=0;
int chg=0;
maxdis=-1;
int now=mem[i],f=0;
for(int j=0;j<n;j++)
{
if(b[j]==now) {f=1;break;}
if(b[j]==-1) {chg=j;break;}
dis[b[j]]=0;
for(int k=i+1;k<l;k++)
{
if(mem[k]==b[j])
{
dis[b[j]]=k-i;
break;
}
}
//cout<<"dis["<<j<<"]:"<<dis[b[j]]<<endl;
if(dis[b[j]]>maxdis) maxdis=dis[b[j]],chg=j;
}
if(f)
{
for(int j=0;j<n;j++) if(b[j]==-1)printf("# ");else printf("%d ",b[j]);
printf("[命中]\t New is %d\n",now);
}
else
{
b[chg]=now, cnt++;
for(int j=0;j<n;j++) if(b[j]==-1)printf("# ");else printf("%d ",b[j]);
printf("[缺页]\t New is %d\n",now);
}
}
cout<<"缺页数:"<<cnt<<endl;
cout<<"缺页率:"<<(double)cnt/(double)l *100.0 <<"%"<<endl;
}
void clo() //clock
{
int cnt=0;
int pos=0;
int clk[10]={0}; //clock
int dis[10]={0}; //distance
memset(b,-1,sizeof b);
for(int i=0;i<l;i++)
{
int chg=0;
int now=mem[i],f=0;
while(1)
{
if(b[pos]==now)
{
f=1;
clk[pos]=1;
break;
}
if(b[pos]==-1 || clk[pos]==0)
{
f=0;
chg=pos;
clk[pos]=1;
break;
}
clk[pos]=0;
pos++;
pos=pos%n;
}
if(f==1)
{
for(int j=0;j<n;j++) if(b[j]==-1)printf("# ");else printf("%d ",b[j]);
printf("[命中]\t New is %d\n",now);
}
else if(f==0)
{
b[chg]=now, cnt++;
for(int j=0;j<n;j++) if(b[j]==-1)printf("# ");else printf("%d ",b[j]);
printf("[缺页]\t New is %d\n",now);
}
}
cout<<"缺页数:"<<cnt<<endl;
cout<<"缺页率:"<<(double)cnt/(double)l *100.0 <<"%"<<endl;
}
int main()
{
sta();
inp();
cout<<"==Sequence Setting Finished=="<<endl;
cout<<"Your Sequence is:"<<endl;
for(int i=0;i<l;i++) cout<<mem[i]<<"\t";
while(1)
{
dis();
cin>>choice;
memset(b,0,sizeof b);
if(tolower(choice[0])=='f') fif();
else if(tolower(choice[0])=='l') lru();
else if(tolower(choice[0])=='o') opt();
else if(tolower(choice[0])=='c') clo();
else if(tolower(choice[0])=='a') inp();
else if(tolower(choice[0])=='e') break;
else cout<<"Invalid Input , Please Try again:";
}
cout<<"Thanks for Using"<<endl
<<"\t__Author IOT Chendian 20125209"<<endl;
return 0;
}
实际运行代码测试
粗略的评析结果
FIFO算法较易实现，对具有线性顺序特征的程序比较适用，而对具有其他特征的程序则效率不高，此算法还可能出现抖动现象，当序列为周期为N的重复子序列时效率最低。
LRU算法基于程序的局部性原理，所以应该适用大多数程序，此算法实现需要维护淘汰队列。
OPT算法虽然产生的缺页数最少，然而，却需要预测程序的页面引用串，大多数情况下这是无法预知的，不可能对程序的运行过程做出精确的断言，不过此理论算法可用作衡量各种具体算法的标准。
时钟算法的话，有点像是改进了的FIFO算法，