C实现操作系统的OptimalFIFOLRU算法.pdf

《C实现操作系统的OptimalFIFOLRU算法》 该文档主要探讨了如何用C语言实现操作系统中的两种页面替换算法：最优FIFO（Optimal FIFO）和LRU（最近最久未使用）。这两种算法都是为了解决虚拟内存系统中的页面替换问题，即当物理内存不足以容纳所有活动页面时，如何选择应被淘汰的页面。 1. **最优FIFO算法**： - 最优FIFO算法是一种理论上的理想页面替换策略，它能够预测未来页面访问模式，从而在任何时刻选择在未来最长时间内不会被再次访问的页面进行替换。在C语言实现中，通过`distance()`函数计算每个页面在未来最长时间不被使用的距离，然后选择这个距离最长的页面淘汰。 - `FIFO(int fold)`函数负责执行页面替换，首先检查页面是否在内存中。如果在，更新其存在时间；如果不在，且内存有空位，则将新页面放入，否则选择存在时间最长的页面进行替换，并更新时间。 2. **LRU算法**： - LRU算法基于最近使用频率来决定页面替换，最近最少使用的页面优先被淘汰。C语言实现中，`LRU(int fold)`函数通过一个简单的链表结构模拟LRU行为。如果页面已经在内存中，将其移到链表末尾；如果不在，且内存有空位，直接插入，否则替换链表头部的页面。 - 在链表结构中，`Equation(int fold)`函数用于查找页面在链表中的位置，`Check()`函数检查是否有空位，`GetMax()`找到存在时间最长的页面。 3. **数据结构和辅助函数**： - `Page`结构体定义了物理页项，包含页号和时间戳。 - `mm`数组存储物理页信息，`aa`二维数组记录每次置换后内存的状态，`queue`数组记录被置换的页。 - `INIT()`函数初始化所有数据结构，`GetMax()`找出存在时间最长的页面位置，`Equation()`检查页面是否在内存中，`Check()`检查物理内存是否已满。 4. **程序流程**： - 应用程序从`main()`函数开始，调用`INIT()`初始化数据，然后根据给定的页面访问序列（数组`A`），逐个调用`FIFO()`或`LRU()`进行页面替换，记录置换次数（`queue`数组）。 - 在每次页面访问后，所有在内存的页面存在时间都会增加1，确保了算法的正确性。 5. **考试相关**： - 这种实现对于理解页面替换算法的原理和C语言编程技巧非常有用，适合于操作系统课程的考试复习。学生需要掌握如何模拟内存管理，理解和实现这些算法。 这份文档详细地介绍了如何使用C语言实现最优FIFO和LRU页面替换算法，对于理解这两种策略的运作机制以及如何在实际代码中应用它们提供了清晰的示例。同时，这也为准备操作系统相关考试的学生提供了宝贵的参考资料。