页面置换算法fifo

1. 一个程序的页面走向，FIFO和LRU页面置换算法

#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"time.h"

void FIFO(void);
void LRU(void);

char a;
int m=4,n=12,i,y[12]={1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5}; /*m为物理块数，n为要访问的页面数*/
typedef struct page{
int num;
int time;
}Page;
Page x[10];

int GetMax(page *x) /*求出那个物理块中的页面呆的时间最长，返回物理块号*/
{
int i;
int max=-1;
int tag=0;
for(i=0;i<m;i++)
{
if(x[i].time>max)
{ max=x[i].time;
tag=i;
}
}
return tag;
}

void Xunhuan()
{
printf("Please select 1:FIFO算法\n 2:LRU算法\n");
scanf("%s",&a);
printf("物理块数：4\n");
//scanf("%d",&m);
for(i=0;i<m;i++) /*将空的物理块中数据置为-1*/
{
x[i].num=-1;
}
printf("所要访问的页面数：12\n");
//scanf("%d",&n);
//srand(time(NULL));

printf("所要访问的页面号序列为：");
for(i=0;i<n;i++)
printf("%d ",y[i]);
printf("\n");
printf("页面置换步骤如下：\n");
switch(a)
{
case '1':FIFO();break;
case '2':LRU(); break;
}
}

void main()
{
char a;
Xunhuan();
while(1)
{
printf("Continue or Exit:C/Anykey:\n");
scanf("%s",&a);
if(a=='c'||a=='C')
Xunhuan();
else break;
}
exit(0);
}

void FIFO(void)
{
int i,j,u;
for(i=0;i<m;i++)
x[i].time=0;
x[0].num=y[0];
x[0].time=1;
printf(" %d \n",x[0].num);
for(i=1;i<n;i++)
{ u=0;
for(j=0;j<m;j++)
if(x[j].num==y[i])
{
u=1;
break;
}
if(u!=1&&x[m-1].num!=-1)
{
j=GetMax(x);
x[j].num=y[i];
x[j].time=0;
}
if(u!=1&&x[m-1].num==-1)
{
for(j=0;j<m;j++)
{
if(x[j].num==-1)
{x[j].num=y[i];
break;}
}
}
for(j=0;j<m;j++)
if(x[j].num!=-1)
x[j].time++;

for(j=0;j<m;j++)
if(x[j].num==-1)
printf("%2c ",32);
else
printf("%2d ",x[j].num);
printf("\n");
}
}

void LRU()
{
int i,j,u;
for(i=0;i<m;i++)
x[i].time=0;
x[0].num=y[0];
x[0].time=1;
printf(" %d \n",x[0].num);
for(i=1;i<n;i++)
{ u=0;
for(j=0;j<m;j++)
if(x[j].num==y[i]) /*物理块中存在相同页面*/
{
x[j].time=0; /*将相同的物理块的time置为0*/
u=1;
break;
}
if(u!=1&&x[m-1].num!=-1) /*物理块中无相同页面且物理块已填满*/
{
j=GetMax(x);
x[j].num=y[i];
x[j].time=0; /*将刚替换的页面所在的物理块time置为0*/
}
if(u!=1&&x[m-1].num==-1) /*物理块中无相同页面且物理块未填满*/
{
for(j=0;j<m;j++)
{
if(x[j].num==-1)
{x[j].num=y[i];
break;}
}
}
for(j=0;j<m;j++)
if(x[j].num!=-1)
x[j].time++; /*每执行完一次time加1*/

for(j=0;j<m;j++)
if(x[j].num==-1)
printf("%2c ",32);
else
printf("%2d ",x[j].num);
printf("\n"); /*格式化输出*/
}
}

2. fifo算法是什么

FIFO（First Input First Output），即先进先出队列。可以类比 我们在饭堂排队打饭，先排到队伍的最后，等待前面的人一个个打完饭再轮到下一个。这就是一种先进先出机制，先排队的人先行打饭离开。

FIFO（先进先出页面置换算法）：看到先进先出，我们想到的数据结构就是队列当分配的内存物理块数量为3时。

6，7，5先进入内存，那么出来的顺序就是5，7，6 缺页次数为3次。

2调入内存，6调出内存，那么顺序就是2，5，7 缺页次数为4次。

6调入内存，7调出内存，那么顺序就是6，2，5 缺页次数为5次。

7调入内存，5调出内存，那么顺序就是7，6，2 缺页次数为6次。

3调入内存，2调出内存，那么顺序就是3，7，6 缺页次数为7次。

6调入内存，已经存在，不需要调入。

7调入内存，已经存在，不需要调入。

5调入内存，6调出内存，那么顺序就是5，3，7 缺页次数为8次。

2调入内存，7调出内存，那么顺序就是2，5，3 缺页次数为9次。

3调入内存，已经存在，不需要调入。

3. 页面置换算法FIFO 、LRU求缺页中断次数

(1)FIFO
123412512345
----------------------------------------
123412555344
12341222533该行是怎么算出来的？
1234111255该行是怎么算出来的？
----------------------------------------
缺页中断次数=9
FIFO是这样的：3个内存块构成一个队列，前3个页面依次入队（3个缺页），内存中为3-2-1；
接着要访问4号页面，内存中没有（1个缺页），按FIFO，1号页面淘汰，内存中为4-3-2；
接着要访问1号页面，内存中没有（1个缺页），按FIFO，2号页面淘汰，内存中为1-4-3；
接着要访问2号页面，内存中没有（1个缺页），按FIFO，3号页面淘汰，内存中为2-1-4；
接着要访问5号页面，内存中没有（1个缺页），按FIFO，4号页面淘汰，内存中为5-2-1；
接着要访问1号页面，内存中有（命中），内存中为5-2-1；
接着要访问2号页面，内存中有（命中），内存中为5-2-1；
接着要访问3号页面，内存中没有（1个缺页），按FIFO，1号页面淘汰，内存中为3-5-2；
接着要访问4号页面，内存中没有（1个缺页），按FIFO，2号页面淘汰，内存中为4-3-5；
接着要访问5号页面，内存中有（命中），内存中为4-3-5；
缺页中断次数=9（12次访问，只有三次命中）
LRU不同于FIFO的地方是，FIFO是先进先出，LRU是最近最少用，如果1个页面使用了，要调整内存中页面的顺序，如上面的FIFO中：
接着要访问1号页面，内存中有（命中），内存中为5-2-1；
在LRU中，则为
接着要访问1号页面，内存中有（命中），内存中为1-5-2；

4. 虚拟存储器采用的页面调度算法是“先进先出”（FIFO）算法吗

页式虚拟存储器的页面置换算法一般有：
最佳置换算法（OPT），先进先出置换算法（FIFO），最近最久未使用置换算法（LRU），Clock置换算法，最少使用置换算法（LFU），页面缓存算法（PBA）等。
先进先出（FIFO）置换算法是最直观的置换算法，由于它可能是性能最差的算法，故实际应用极少。（摘录自汤的教材）

5. 页面置换算法的常见的置换算法

最简单的页面置换算法是先入先出（FIFO）法。这种算法的实质是，总是选择在主存中停留时间最长（即最老）的一页置换，即先进入内存的页，先退出内存。理由是：最早调入内存的页，其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。建立一个FIFO队列，收容所有在内存中的页。被置换页面总是在队列头上进行。当一个页面被放入内存时，就把它插在队尾上。
这种算法只是在按线性顺序访问地址空间 时才是理想的，否则效率不高。因为那些常被访问的页，往往在主存中也停留得最久，结果它们因变“老”而不得不被置换出去。
FIFO的另一个缺点是，它有一种异常现象，即在增加存储块的情况下，反而使缺页中断率增加了。当然，导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。
FIFO算法和OPT算法之间的主要差别是，FIFO算法利用页面进入内存后的时间长短作为置换依据，而OPT算法的依据是将来使用页面的时间。如果以最近的过去作为不久将来的近似，那么就可以把过去最长一段时间里不曾被使用的页面置换掉。它的实质是，当需要置换一页时，选择在之前一段时间里最久没有使用过的页面予以置换。这种算法就称为最久未使用算法（Least Recently Used，LRU）。
LRU算法是与每个页面最后使用的时间有关的。当必须置换一个页面时，LRU算法选择过去一段时间里最久未被使用的页面。
LRU算法是经常采用的页面置换算法，并被认为是相当好的，但是存在如何实现它的问题。LRU算法需要实际硬件的支持。其问题是怎么确定最后使用时间的顺序，对此有两种可行的办法：
1.计数器。最简单的情况是使每个页表项对应一个使用时间字段，并给CPU增加一个逻辑时钟或计数器。每次存储访问，该时钟都加1。每当访问一个页面时，时钟寄存器的内容就被复制到相应页表项的使用时间字段中。这样我们就可以始终保留着每个页面最后访问的“时间”。在置换页面时，选择该时间值最小的页面。这样做， 不仅要查页表，而且当页表改变时（因CPU调度）要 维护这个页表中的时间，还要考虑到时钟值溢出的问题。
2.栈。用一个栈保留页号。每当访问一个页面时，就把它从栈中取出放在栈顶上。这样一来，栈顶总是放有目前使用最多的页，而栈底放着目前最少使用的页。由于要从栈的中间移走一项，所以要用具有头尾指针的双向链连起来。在最坏的情况下，移走一页并把它放在栈顶上需要改动6个指针。每次修改都要有开销，但需要置换哪个页面却可直接得到，用不着查找，因为尾指针指向栈底，其中有被置换页。
因实现LRU算法必须有大量硬件支持，还需要一定的软件开销。所以实际实现的都是一种简单有效的LRU近似算法。
一种LRU近似算法是最近未使用算法（Not Recently Used，NUR）。它在存储分块表的每一表项中增加一个引用位，操作系统定期地将它们置为0。当某一页被访问时，由硬件将该位置1。过一段时间后，通过检查这些位可以确定哪些页使用过，哪些页自上次置0后还未使用过。就可把该位是0的页淘汰出去，因为在之前最近一段时间里它未被访问过。
4）Clock置换算法（LRU算法的近似实现）
5）最少使用（LFU）置换算法
在采用最少使用置换算法时，应为在内存中的每个页面设置一个移位寄存器，用来记录该页面被访问的频率。该置换算法选择在之前时期使用最少的页面作为淘汰页。由于存储器具有较高的访问速度，例如100 ns，在1 ms时间内可能对某页面连续访 问成千上万次，因此，通常不能直接利用计数器来记录某页被访问的次数，而是采用移位寄存器方式。每次访问某页时，便将该移位寄存器的最高位置1，再每隔一定时间(例如100 ns)右移一次。这样，在最近一段时间使用最少的页面将是∑Ri最小的页。
LFU置换算法的页面访问图与LRU置换算法的访问图完全相同；或者说，利用这样一套硬件既可实现LRU算法，又可实现LFU算法。应该指出，LFU算法并不能真正反映出页面的使用情况，因为在每一时间间隔内，只是用寄存器的一位来记录页的使用情况，因此，访问一次和访问10 000次是等效的。
6）工作集算法
7）工作集时钟算法
8）老化算法（非常类似LRU的有效算法）
9）NRU(最近未使用）算法
10）第二次机会算法
第二次机会算法的基本思想是与FIFO相同的，但是有所改进，避免把经常使用的页面置换出去。当选择置换页面时，检查它的访问位。如果是 0，就淘汰这页；如果访问位是1，就给它第二次机会，并选择下一个FIFO页面。当一个页面得到第二次机会时，它的访问位就清为0，它的到达时间就置为当前时间。如果该页在此期间被访问过，则访问位置1。这样给了第二次机会的页面将不被淘汰，直至所有其他页面被淘汰过（或者也给了第二次机会）。因此，如果一个页面经常使用，它的访问位总保持为1，它就从来不会被淘汰出去。
第二次机会算法可视为一个环形队列。用一个指针指示哪一页是下面要淘汰的。当需要一个 存储块时，指针就前进，直至找到访问位是0的页。随着指针的前进，把访问位就清为0。在最坏的情况下，所有的访问位都是1，指针要通过整个队列一周，每个页都给第二次机会。这时就退化成FIFO算法了。

6. 用C++语言编写FIFO页面置换算法代码

分别使用FIFO、OPT、LRU三种置换算法来模拟页面置换的过程。（Linux、Windows下皆可）
输入：3//页帧数
70120304230321201701//待处理的页
输出：页面置换过程中各帧的变化过程和出现页错误的次数
[cpp]
#include<iostream>
usingnamespacestd;
intinput[20]={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};
classpage
{
public:
intnum;
intmark;
page()
{
num=0;
mark=21;
}
};
voidFIFO()
{
cout<<"------FIFO-----------"<<endl;
interror=0;
pageframe[3];//页帧
for(inti=0;i<3;i++)//处理前三个引用
{
frame[i].num=input[i];
error++;
cout<<frame[i].num<<"|";
for(intj=0;j<=i;j++)
cout<<frame[j].num<<'';
cout<<endl;
}
for(inti=3;i<20;i++)
{
intj;
for(j=0;j<3;j++)
if(input[i]==frame[j].num)
{
cout<<input[i]<<endl;
break;
}
if(j==3)
{
error++;
frame[((error-1)%3)].num=input[i];//换掉最旧的页
cout<<input[i]<<"|";
for(intk=0;k<3;k++)
cout<<frame[k].num<<'';
cout<<endl;
}
}
cout<<"FrameError:"<<error<<endl<<endl;
}
voidOPT()
{
cout<<"------OPT------------"<<endl;
interror=0;
pageframe[3];
for(inti=0;i<3;i++)//处理前三个引用
{
frame[i].num=input[i];
error++;
cout<<frame[i].num<<"|";
for(intj=0;j<=i;j++)
cout<<frame[j].num<<'';
cout<<endl;
}
for(inti=3;i<20;i++)
{
intj;
for(j=0;j<3;j++)
if(input[i]==frame[j].num)
{
cout<<input[i]<<endl;
break;
}
if(j==3)
{
error++;
for(j=0;j<3;j++)
{
frame[j].mark=21;
for(intk=20;k>=i;k--)//向后遍历，找到最长时间不用的页
{
if(frame[j].num==input[k])
frame[j].mark=k;
}
}
if(frame[0].mark>frame[1].mark&&frame[0].mark>frame[2].mark)
frame[0].num=input[i];
elseif(frame[1].mark>frame[0].mark&&frame[1].mark>frame[2].mark)
frame[1].num=input[i];
else
frame[2].num=input[i];
cout<<input[i]<<"|";
for(intk=0;k<3;k++)
cout<<frame[k].num<<'';
cout<<endl;
}
}
cout<<"FrameError:"<<error<<endl<<endl;
}
voidLRU()
{
cout<<"------LRU------------"<<endl;
interror=0;
pageframe[3];
for(inti=0;i<3;i++)//处理前三个引用
{
frame[i].num=input[i];
error++;
cout<<frame[i].num<<"|";
for(intj=0;j<=i;j++)
cout<<frame[j].num<<'';
cout<<endl;
}
for(inti=3;i<20;i++)
{
intj;
for(j=0;j<3;j++)
if(input[i]==frame[j].num)
{
cout<<input[i]<<endl;
break;
}
if(j==3)
{
error++;
for(j=0;j<3;j++)
{
frame[j].mark=0;
for(intk=0;k<=i;k++)//向前遍历，找到最近最少使用的
{
if(frame[j].num==input[k])
frame[j].mark=k;
}
}
if(frame[0].mark<frame[1].mark&&frame[0].mark<frame[2].mark)
frame[0].num=input[i];
elseif(frame[1].mark<frame[0].mark&&frame[1].mark<frame[2].mark)
frame[1].num=input[i];
else
frame[2].num=input[i];
cout<<input[i]<<"|";
for(intk=0;k<3;k++)
cout<<frame[k].num<<'';
cout<<endl;
}
}
cout<<"FrameError:"<<error<<endl<<endl;
}
intmain()
{
FIFO();
OPT();
LRU();
}

7. 操作系统页面置换算法：第二次机会算法是什么

第二次机会算法：

与FIFO、OPT、LRU、NRU等同为操作系统中请求分页式管理方式的页面置换算法。

第二次机会算法的基本思想是与FIFO相同的，但是有所改进，避免把经常使用的页面置换出去。当选择置换页面时，依然和FIFO一样，选择最早置入内存的页面。但是二次机会法还设置了一个访问状态位。所以还要检查页面的的访问位。如果是0，就淘汰这页；如果访问位是1，就给它第二次机会，并选择下一个FIFO页面。当一个页面得到第二次机会时，它的访问位就清为0，它的到达时间就置为当前时间。如果该页在此期间被访问过，则访问位置为1。这样给了第二次机会的页面将不被淘汰，直至所有其他页面被淘汰过（或者也给了第二次机会）。因此，如果一个页面经常使用，它的访问位总保持为1，它就从来不会被淘汰出去。

第二次机会算法可视为一个环形队列。用一个指针指示哪一页是下面要淘汰的。当需要一个存储块时，指针就前进，直至找到访问位是0的页。随着指针的前进，把访问位就清为0。在最坏的情况下，所有的访问位都是1，指针要通过整个队列一周，每个页都给第二次机会。这时就退化成FIFO算法了。

8. 虚拟存储器采用的页面调度算法是“先进先出”（FIFO）算法吗

虚拟存储器采用的页面调度算法是“先进先出”（FIFO）算法吗。常见的替换算法有4种。

①随机算法：用软件或硬件随机数产生器确定替换的页面。

②先进先出：先调入主存的页面先替换。

③近期最少使用算法（LRU，Least Recently Used）：替换最长时间不用的页面。

④最优算法：替换最长时间以后才使用的页面。这是理想化的算法，只能作为衡量其他各种算法优劣的标准。

虚拟存储器的效率是系统性能评价的重要内容，它与主存容量、页面大小、命中率，程序局部性和替换算法等因素有关。

(8)页面置换算法fifo扩展阅读

虚拟存储器地址变换基本上有3种形虚拟存储器工作过程式：全联想变换、直接变换和组联想变换。任何逻辑空间页面能够变换到物理空间任何页面位置的方式称为全联想变换。每个逻辑空间页面只能变换到物理空间一个特定页面的方式称为直接变换。

组联想变换是指各组之间是直接变换，而组内各页间则是全联想变换。替换规则用来确定替换主存中哪一部分，以便腾空部分主存，存放来自辅存要调入的那部分内容。

在段式虚拟存储系统中，虚拟地址由段号和段内地址组成，虚拟地址到实存地址的变换通过段表来实现。每个程序设置一个段表，段表的每一个表项对应一个段，每个表项至少包括三个字段：有效位(指明该段是否已经调入主存)、段起址(该段在实存中的首地址)和段长(记录该段的实际长度)。

9. 如何用java实现fifo页面置换算法

[fifo.rar] - 操作系统中内存页面的先进先出的替换算法fifo
[先进先出页面算法程序.rar] - 分别实现最佳置换算法(optimal)、先进先出(fifo)页面置换算法和最近最久未使用（LRU）置换算法，并给出各算法缺页次数和缺页率。
[0022.rar] - 模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，以及选择页面调度算法处理缺页中断
[Change.rar] - 用java实现操作系统的页面置换 其中包括 最佳置换算法(Optimal)、先进先出算法（First-in, First-out） 、最近最久不用的页面置换算法（LeastRecently Used Replacement）三种算法的实现
[M_Management.rar] - 操作系统中内存管理页面置换算法的模拟程序，采用的是LRU置换算法
[detail_of_44b0x_TCPIP.rar] - TCPIP 程序包加载到44b0x 的ADS1.2工程文件的说明书。说名了加载过程的细节和如何处理演示程序和代码。演示代码已经上传，大家可以搜索
[.rar] - java操作系统页面置换算法： （1）进先出的算法（fifo） （2）最近最少使用的算法（LRU） （3）最佳淘汰算法(OPT) （4）最少访问页面算法(LFU) （注：由本人改成改进型Clock算法） （5）最近最不经常使用算法(NUR)