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/*
* Arquivo: main.c
*
* Entrada: Um vetor de inteiros representando uma lista de referências
* de memória, na formatação definida no arquivo "referencias.h".
*
* Saída: A quantidade de faltas de página ocorridas após a aplicação do
* algoritmo Least Recently Used(LRU) sobre a lista de referências
* de memória recebida.
*
* Plataforma Alvo : PIC16F18875 (Microchip)
* Compilador : XC8 (Microchip)
* IDE : MPLABX (Microchip)
* Autores: Ulric Marques e Cláudia Mariana
*
* Adaptado de www.programming9.com, com código original disponível em:
* <www.programming9.com/programs/c-programs/285-page-replacement-programs-in-c>.
*
* Criado em 14 de Novembro, 2018, 16:20
*
* Copyright (C) 2018 Cláudia Mariana <[email protected]>
* Copyright (C) 2018 Ulric Marques <[email protected]>
*
* This program is free software: you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License as published by
* the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
* (at your option) any later version.
*
* This program is distributed in the hope that it will be useful,
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
* GNU General Public License for more details.
*
* You should have received a copy of the GNU General Public License
* along with this program. If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
*
*
* Este algoritmo foi implementado como trabalho na cadeira de Sistemas Embarcados
* do curso de Engenharia de Computação do Instituto Federal de Educação, Ciência e
* Tecnologia - Campus Fortaleza, ministrada pelo professor Elias Teodoro.
*
* Resumo: Implementação do algoritmo Least Recently Used(LRU) para substituição
* de páginas de memória. O LRU é um algoritmo guloso que se baseia na ideia de que
* uma página usada recentemente provavelmente será utilizada novamente. Assim, quando
* ocorrer uma falta de página, a página que deve ser substituída é aquela que foi
* referenciada há mais tempo.
*
* Modo de uso: Para uso do algoritmo altere o valor do parâmetro "num_frames" da função
* "lru" de acordo com a quantidade de frames desejada(entre 1 e 12).
* Caso deseje alterar a lista das referências de memória, modifique os valores
* do vetor "referencias" no arquivo "referencias.h", e altere o parâmetro
* "num_referencias" da função "lru" de acordo com a quantidade de elementos
* da lista.
*
*/
#include <xc.h> //Importação da biblioteca do compilador XC8.
#include<stdio.h> //Importação da biblioteca stdio.
#include<stdlib.h> //Importação da biblioteca stlib.
#include "referencias.h" //Importação do header que contém o vetor com as referências.
#include "config.h" /*Importação do header que contém as configurações dos
registradores do PIC 16F18875. */
void inicializa(signed char frames[], signed char num_frames){
/*
Função: Preenche as posições do vetor de frames com o valor
9999, representando o estado inicial onde não há
nenhuma página alocada na memória.
Entrada: Um vetor representando os frames e a quantidade de
frames existentes.
Saída: O vetor de frames preenchido com o valor 9999.
*/
signed char i; //Variável contadora.
for(i = 0; i < num_frames; i++){
/* Inicializa o contador "i" com o valor 0, e enquanto ele for menor
que "num_frames", atribui à posição "i" do vetor "frames" o valor
-1, incrementando o contador em seguida. */
frames[i] = -1;
}
}
int procuraLRU(int ultimo_acesso[], signed char num_frames){
int menor = ultimo_acesso[0], posicao = 0;
signed char i;
for(i = 1; i < num_frames; i++){
if(ultimo_acesso[i] < menor){
menor = ultimo_acesso[i];
posicao = i;
}
}
return posicao;
}
int lru(signed char frames[], signed char num_frames, int num_referencias, signed char referencias[]){
/*
Função: Simula a substituição de páginas de memória utilizando o algoritmo
Least Recently Used.
Entrada: Um vetor representando os frames, a quantidade de frames existentes,
a quantidade de referências que serão analisadas e um vetor contendo
as referências (onde cada página é representada por um inteiro).
Saída: Retorna a quantidade de faltas de página ocorridas.
*/
int i,j; /* Variáveis contadoras. */
int ultimo_acesso[12]; /* Declaração do vetor de frames, de tamanho máximo 12,
que guardará o último índice... */
int cont_tempo = 0;
int indice_substituido;
signed char foi_acerto, existe_frame_disponivel;
int cont_faltas = 0; /* Contador de faltas de página. */
inicializa(frames, num_frames); /* Chamada da função para atribuir aos frames
existentes o valor 9999, simbolizando o
estado inicial da memória. */
for(i = 0; i < num_referencias; i++){
/* Inicializa o contador "i" com o valor 0, e enquanto ele for menor
que "num_frames", checa se o valor contido na posição "i" do vetor
"referencias" está contido no vetor "frames". Caso não esteja,
executa o código contido no if abaixo. Incrementa o contador ao final. */
foi_acerto = 0;
existe_frame_disponivel = 0;
for(j = 0; j < num_frames; j++){
if(frames[j] == referencias[i]){
cont_tempo++;
ultimo_acesso[j] = cont_tempo;
foi_acerto = 1;
existe_frame_disponivel = 1;
break;
}
}
if(foi_acerto == 0){
for(j = 0; j < num_frames; j++){
if(frames[j] == -1){
cont_tempo++;
cont_faltas++;
frames[j] = referencias[i];
ultimo_acesso[j] = cont_tempo;
existe_frame_disponivel = 1;
break;
}
}
}
if(existe_frame_disponivel == 0){
indice_substituido = procuraLRU(ultimo_acesso, num_frames);
cont_tempo++;
cont_faltas++;
frames[indice_substituido] = referencias[i];
ultimo_acesso[indice_substituido] = cont_tempo;
}
}
return cont_faltas; /* Retorna a quantidade de faltas de página ocorridas */
}
/*
Função: Ponto de entrada. Declara e inicializa as variáveis necessárias,
executando o algoritmo em loop infinito.
Entrada: Nada.
Saída: Ao final de cada iteração, a quantidade de faltas de página ocorridas
é caculada e armazenada na variável "cont_faltas".
*/
int main(void){
while(1){
signed char frames[12]; //Declaração do vetor de frames, de tamanho máximo 12.
int cont_faltas_4; /* Variável que guardará a quantidade de faltas de página
ocorridas com 4 frames disponíveis. */
int cont_faltas_8; /* Variável que guardará a quantidade de faltas de página
ocorridas com 8 frames disponíveis. */
int cont_faltas_12; /* Variável que guardará a quantidade de faltas de página
ocorridas com 12 frames disponíveis. */
cont_faltas_4 = lru(frames, 4, 3000, referencias); /* Chamada da função de simulação
com parâmetro "num_frames" igual a 4,
armazenando seu resultado na variável
"cont_faltas_4". */
cont_faltas_8 = lru(frames, 8, 3000, referencias); /* Chamada da função de simulação
com parâmetro "num_frames" igual a 8,
armazenando seu resultado na variável
"cont_faltas_8". */
cont_faltas_12 = lru(frames, 12, 3000, referencias); /* Chamada da função de simulação
com parâmetro "num_frames" igual a 12,
armazenando seu resultado na variável
"cont_faltas_12". */
}
}