目录
实验目标：
实验设备：
实验内容：
（1）验证FIFO和Stack LRU页面置换算法
【代码（注释率不低于30%）】
【实验过程（截图）】
【结论】
（2）分别用FIFO和Stack LRU页置换算法，自己设定一个页面引用序列，绘制页错误次数和可用页帧总数的曲线并对比（可用Excel绘制或手绘）；能否重现FIFO导致的Belady异常；
【代码】
【过程】
【结论】
（3）[选做]编程实现最优页置换算法，用课件上的序列验证
【代码】
【过程】
【结论】
Linux环境下尝试过程：（成功！）
1、使用winscp 将文件从windows文件夹复制到linux文件夹。
2、安装cmake和vi
3、练习vi使用
4、Cmake使用
本栏目不存在实验一
实验目标：
- 熟悉linux下C程序的编译和链接；熟悉CMake工具使用；
- 熟悉命令行方式下，用vi修改源代码文件
- 编写程序验证FIFO和Stack LRU页面置换算法
- 分别用FIFO和Stack LRU页置换算法，自己设定一个页面引用序列，绘制页错误次数和可用页帧总数的曲线并对比（可用Excel绘制或手绘）；能否重现FIFO导致的Belady异常；
- [选做]编程实现最优页置换算法，用课件上的序列验证。
实验设备：
- 硬件：微机，hyper-V虚拟化平台或者远程linux终端
- 软件：cmake，demo代码
实验内容：
（1）验证FIFO和Stack LRU页面置换算法
【代码（注释率不低于30%）】
Main.c
//模拟了两种经典的页面置换算法：先进先出（FIFO） 和 最近最少使用（LRU）
#include <stdio.h>
#include "queue.h"
#include "stack.h"
int test_fifo(int frameCount, int reference[], int totalCount) {//模拟 FIFO 页面置换算法。
int i, victim;
int errCount = 0;// 用于统计页面错误的次数
queue_init(frameCount);//初始化一个队列，队列大小为 frameCount，表示内存中的页框数量。
for (i = 0; i < totalCount; i++) {
printf("-------------------------------\n");
int page = reference[i];// 当前引用的页面
int index = queue_find(page);// 在队列中查找当前页面，返回索引
if (index >= 0) {
// 有映射的页帧，成功
printf("page OK!\n");
continue;// 跳过当前循环，处理下一个页面
}
// 发生了页错误
errCount++;
printf("page fault: ");
if (!queue_is_full()) {
// 队列未满，有可用页帧，载入新页
queue_push(page);
printf(" load for page: %d\n", page);
} else {
// 没有可用页帧，选择一个牺牲帧(出队一个最早的页)
victim = queue_pop();//移除最早进入的
printf("swap out %d, ", victim);
queue_push(page);//加入新页面
printf("swap in %d\n", page);
}
queue_print();//打印队列当前状态
}
return errCount; // 返回页面错误的总次数
}
int test_lru_stack(int frameCount, int reference[], int totalCount) {//模拟 LRU 页面置换算法。选择最久未使用的页面作为牺牲页面。
int i, victim;
int errCount = 0;
stack_init(frameCount);// 初始化栈，设置栈大小为 frameCount
for (i = 0; i < totalCount; i++) {
printf("-------------------------------\n");
int page = reference[i];//引用当前
int index = stack_find(page);//栈中查找
if (index >= 0) {
// 有映射的页帧，成功；将该页移动到栈顶
stack_move_to_top(index);
printf("page OK!\n");
continue;
}
// 发生了页错误
errCount++;
printf("page fault: ");
if (!stack_is_full()) {
// 有可用页帧，载入新页
stack_push(page);
printf(" load for page: %d\n", page);
} else {
// 没有可用页帧，从栈底选择一个LRU牺牲帧
victim = stack_pop_bottom();
printf("swap out %d, ", victim);
stack_push(page);// 将新页面压入栈
printf("swap in %d\n", page);
}
stack_print();
}
return errCount;
}
int main() {//程序入口，定义页面引用序列并调用测试函数
int reference[] = {//ppt示例
7, 0, 1, 2, 0,
3, 0, 4, 2, 3,
0, 3, 2, 1, 2,
0, 1, 7, 0, 1};
int totalCount = sizeof(reference) / sizeof(int);// 计算引用序列的长度
int errCount;
int frameCount = 3;// // 设置内存页框数量为 3
errCount = test_fifo(frameCount, reference, totalCount);// 调用 FIFO 算法 预计701（LRU为107）
printf("FIFO: frames:%d total: %d, error: %d, error rate: %.0f%%\n", frameCount, totalCount, errCount,
100.0 * errCount / totalCount);
return 0;
}Queue.h
#ifndef MYC_QUEUE_H
#define MYC_QUEUE_H
void queue_init(int capacity);
int queue_push(int number);
int queue_pop();
int queue_find(int value);
void queue_print();
void stack_print();
int queue_is_full();
#endif //MYC_QUEUE_HQueue.c
/*queue_ init()初始化队列，分配内存并设置队列的容量
queue push()向队列中添加一个元素。
queue_pop()从队列中移除一个元素。
queue_find()在队列中查找一个元素
queue is fu11():判断队列是否已满。
queue_size():返回队列中元素的数量,
queue_print():打印队列的当前状态*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
static int *g_data = NULL; // 指向队列数据的指针
static int g_capacity = 0; // 队列的最大容量
static int rear = 0; // 队尾指针
static int front = 0; // 队头指针
static int is_full = 0; // 标志队列是否已满
void queue_init(int capacity) {
int i;
if (g_data) free(g_data); // 如果队列已初始化，释放原有内存
g_capacity = capacity; // 设置队列容量
g_data = (int *)malloc(g_capacity * sizeof(int)); // 分配内存
front = rear = 0; // 初始化队头和队尾指针
is_full = 0; // 初始化队列为空
for (i = 0; i < g_capacity; i++) {
g_data[i] = -1; // 初始化队列数据为 -1（表示空位）
}
}
int queue_push(int number) {
if (is_full) {
// 如果队列已满，返回 -1 表示失败
return -1;
}
g_data[rear] = number; // 将元素添加到队尾
rear = (rear + 1) % g_capacity; // 更新队尾指针（循环队列的关键）
if (rear % g_capacity == front) {
// 如果队尾指针追上队头指针，队列已满
is_full = 1;
}
return 0; // 成功返回 0
}
int queue_is_full() {
return is_full;
}
int queue_size() {//计算队列中当前的元素数量。
return (rear - front + g_capacity) % g_capacity;
}
int queue_pop() {
int i;
if (!is_full) {
// 队空
return -1;
}
is_full = 0;
int value = g_data[front]; // 获取队头元素
g_data[front] = -1; // 将队头位置标记为空
front = (front + 1) % g_capacity; // 更新队头指针
return value; // 返回移除的元素
}
int queue_find(int value) {
int i;
for (i = 0; i < g_capacity; i++) {
if (g_data[i] == value)return i;// 找到元素，返回其索引
}
return -1;
}
void queue_print() {
int i;
for (i = 0; i < g_capacity; i++) {
if (g_data[i] < 0)printf("- ");// 空位打印 `-`
else printf("%d ", g_data[i]); // 打印队列中的元素
}
printf("\n");
}stack.h
#ifndef MYC_STACK_H
#define MYC_STACK_H
void stack_init(int capacity);
int stack_push(int number);
int stack_pop();
int stack_find(int value);
int stack_move_to_top(int index);
int stack_pop_bottom();
int stack_is_full();
#endif //MYC_STACK_Hstack.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
static int *g_data = NULL; // 指向栈数据的指针
static int g_capacity = 0; // 栈的最大容量
static int g_size = 0; // 栈中当前元素的数量
void stack_init(int capacity) {
int i;
if (g_data) free(g_data); // 如果栈已初始化，释放原有内存
g_data = (int *)malloc(capacity * sizeof(int)); // 分配内存
g_capacity = capacity; // 设置栈的容量
g_size = 0; // 初始化栈为空
for (i = 0; i < g_capacity; i++) {
g_data[i] = -1; // 初始化栈数据为 -1（表示空位）
}
}
int stack_push(int number) {
if (g_size >= g_capacity) {
// 如果栈已满，返回 -1 表示失败
return -1;
}
g_data[g_size] = number; // 将元素添加到栈顶
return g_size++; // 更新栈的大小
![BUUCTF-[GWCTF 2019]re3](https://i-blog.csdnimg.cn/img_convert/730b9bfcf31517e9d5835f9bdcf201f9.png)
