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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(int frames[], int 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.
*/
int 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
9999, incrementando o contador em seguida. */
frames[i] = 9999;
}
}
int foi_acerto(int referencia, int frames[], int num_frames){
/*
Função: Verifica se uma determinada página está alocada em algum
frame. Em caso positivo, ocorreu um acerto. Já em caso
negativo, houve uma falta de página.
Entrada: Um inteiro representando a página referenciada, um vetor
representando os frames e a quantidade de frames existentes.
Saída: Retorna valor 0 em caso de falta de página ou valor 1 em caso de
acerto.
*/
int i; //Variável contadora.
int acerto = 0; /*Variável que representa se houve acerto ou falta,
inicializada com 0 (falta). */
for(i = 0; i < num_frames; i++){
/* Inicializa o contador "i" com o valor 0, e enquanto ele for menor
que "num_frames", checa se a posição "i" do vetor "frames" contém
o valor "referencia". Caso contenha, atribui valor 1 à variável
contadora e sai do laço. Incrementando o contador ao final. */
if(frames[i] == referencia){
acerto = 1;
break;
}
}
return acerto; //Retorna o valor da variável "acerto".
}
int lru(int frames[], int num_frames, int num_referencias, int 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,k; /* Variáveis contadoras. */
int ultimo_acesso[12]; /* Declaração do vetor de frames, de tamanho máximo 12,
que guardará o último índice... */
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. */
if(!foi_acerto(referencias[i], frames, num_frames)){
for(j = 0; j < num_frames; j++){
int frame_atual = frames[j];/* Declara uma variável auxiliar que guarda o
valor contido numa posição do vetor de frames */
int achou = 0; /* Variável que representa se a página foi encontrada no vetor de referências,
inicializada com 0 (não encontrada). */
for(k = i-1; k >= 0; k--){ /* Inicializa o contador "k" com o valor da referência anterior a atual, e enquanto ele for maior
ou igual a 0, checa se a posição "k" do vetor "referencias" contém
o valor "frame_atual". Caso contenha, atribui valor "k" à posição "j" do vetor
"ultimo_acesso" e valor 1 a variável "achou", saindo do laço em seguida.
Decrementando o contador ao final. */
if(frame_atual == referencias[k]){
ultimo_acesso[j] = k;
achou = 1;
break;
}
}
if(!achou) /* Caso a variável "achou" tenha valor 0, atribui o
valor -9999 na posição "j" do vetor "ultimo_acesso".*/
ultimo_acesso[j] = -9999;
}
int menor = 9999; /* Declara uma variável que guardará o menor índice do vetor de "referencias"
que contenha a página menos recente do vetor de frames*/
int indice_substituido; /* Declara uma variável que guardará o índice da página
menos recentemente usada, ou seja, aquela que será substituída*/
for(j = 0; j < num_frames; j++){/* Inicializa o contador "j" com o valor 0, e enquanto ele for menor
que "num_frames", checa se a posição "j" do vetor "ultimo_acesso" contém
um valor menor que o da variável "menor". Caso contenha, o valor da variável "menor"
se torna o valor contido na posição "j" do vetor "ultimo_acesso" e a variável
"índice_substituido" recebe o valor "j".
Incrementando o contador ao final. */
if(ultimo_acesso[j] < menor){
menor = ultimo_acesso[j];
indice_substituido = j;
}
}
frames[indice_substituido] = referencias[i];/* Substitui a página contida no vetor "frames" na posição "indice_substituido"
pela referência atual.*/
cont_faltas++; /*Incrementa contador de faltas. */
}
}
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){
int frames[50]; //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. */
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". */
}
}