前言

CLOCK算法，顧名思義，時鐘算法，是一個在FIFO和LRU的折衷算法，很符合我們的中庸之道，來學一學它折衷了哪些部分。

Buddy算法：操作系統學習之用C語言模擬伙伴(Buddy)算法
FIFO算法：操作系統學習之用C語言模擬FIFO算法
LRU算法：操作系統學習之用C語言模擬LRU算法
Clock算法：操作系統學習之用C語言模擬CLOCK算法
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算法模擬

教科書原圖

算法解釋

先來看看課本上的解釋。
時鐘策略有很多的變種，最簡單的時鐘策略需要給每個頁框關聯一個使用位的附加位。當某頁首次裝入內存時，將該頁框的使用位置為1；該頁隨后被訪問時(在訪問產生缺頁中斷后)，其使用位也會置為1。對于頁面置換算法，用于置換的候選頁框集(當前進程：局部范圍；整個內存：全局范圍)被視為一個循環緩沖區，并有一個指針與之相關聯，當一頁被置換時，該指針被置為指向緩沖區中的下一個頁框。需要置換一個頁時，操作系統掃描緩沖區，查找使用位為 0的一個頁框。每當遇到一個使用位為1的頁框，操作系統就會將該位重置為0；若在這個過程開始時，緩沖區中所有頁框的使用位均為0，則選擇遇到的第一個頁框置換；若所有頁框的使用位均為1，則指針在緩沖區中完整地循環一周，把所有使用位都置為0，并且停留在最初的位置上，置換該頁框的頁。可見，該策略類似于FIFO，唯一不同的，在時鐘策略中會跳過使用位為1的頁框。這種策略稱位時鐘策略的原因是，我們可以把頁框想象在一個環中。 ——操作系統-精髓與設計原理(第九版)P227

代碼解釋

教科書的解釋太多了。簡單說一下大概意思，就是當掃描的時候，還是用的FIFO，從頭掃描到尾，但是不同的是，每個頁框都有一個"免死金牌"，當第一次掃描到的時候，如果有"免死金牌"就用掉金牌，如果沒有則直接被替換。好處就是考慮到了程序的局部性原理，而且開銷相比LRU小很多，只用維護"免死金牌"量就行了。

解釋一下代碼過程，當一個"頁框"到來時 ，先找一遍，CLOCK_list中有沒有，如果有，更新一下"免死金牌"，如果沒有，則開始執行時鐘算法，從index指針開始掃描，若有"免死金牌"(flag)就用掉金牌(flag = 0)，如果沒有"免死金牌"，則置換這一頁。如果index到了隊尾，就把其放置到開頭。

源代碼

#include<stdio.h> #define MAX_NUM 3 #define MAX_NUM_PROC 512//進程結構體 struct CList {int data;int flag; }CLOCK_list[MAX_NUM];/* 12 2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2 */int main() {for(int i=0;i<MAX_NUM;i++){CLOCK_list[i].data = 0;CLOCK_list[i].flag = 0;}int n;int a[MAX_NUM_PROC];printf("請輸入個數:");scanf("%d",&n);printf("請輸入%d個非零數字:\n",n);for(int i=0;i<n;i++){scanf("%d",&a[i]);}int index = 0;for(int i=0;i<n;i++){int exist =0;for(int j=0;j<MAX_NUM;j++){if(CLOCK_list[j].data == a[i]){CLOCK_list[j].flag =1;exist = 1;break;}}if(!exist){int full = 0;for(;index<MAX_NUM;index++){if(CLOCK_list[index].flag ==0){full = 1;CLOCK_list[index].data = a[i];CLOCK_list[index].flag =1;index++;break;}else{CLOCK_list[index].flag =0;}}if(index == MAX_NUM)index = 0;//如果滿了，置換第一頁if(!full){CLOCK_list[0].data = a[i];CLOCK_list[0].flag =1;index++;}}printf("本次隊列情況:");for(int j=0;j<MAX_NUM;j++){printf("%d",CLOCK_list[j].data);if(CLOCK_list[j].flag == 1){printf("*");}else{printf("#");}(j==MAX_NUM-1)?printf("\n"):printf(" ; ");}}return 0; }

輸出解釋

請輸入個數:12 請輸入12個非零數字: 2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2 本次隊列情況:2* ; 0# ; 0# 本次隊列情況:2* ; 3* ; 0# 本次隊列情況:2* ; 3* ; 0# 本次隊列情況:2* ; 3* ; 1* 本次隊列情況:5* ; 3# ; 1# 本次隊列情況:5* ; 2* ; 1# 本次隊列情況:5* ; 2* ; 4* 本次隊列情況:5* ; 2* ; 4* 本次隊列情況:3* ; 2# ; 4# 本次隊列情況:3* ; 2* ; 4# 本次隊列情況:3* ; 2# ; 5* 本次隊列情況:3* ; 2* ; 5*

*表示還有"免死金牌"，#表示沒有"免死金牌"了，結果和書上的一樣，不在解釋了。

總結

CLOCK算法是一個很有意思的算法，最開始想用一個循環雙向鏈表表示的，但是循環雙向鏈表維護起來比較麻煩，我就用一個數組來維護吧。=w=

總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统学习之用C语言模拟CLOCK算法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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