/**
 * ============================================================================
 * PHM Open Source — Sistemas Operacionais & Concorrência
 * Algoritmo 03: Simulador de Memória Virtual & Substituição de Páginas (FIFO)
 * Autor: Prof. Paulo Henrique Maciel · PHM Tech
 * ============================================================================
 * 
 * CONCEITO TEÓRICO DE S.O.:
 * A Memória Virtual permite que o sistema execute processos maiores que a RAM
 * física disponível. A memória é dividida em blocos de tamanho fixo:
 * - Páginas: no espaço de endereçamento lógico do processo.
 * - Molduras (Frames): na memória física (RAM).
 * 
 * FALTA DE PÁGINA (PAGE FAULT):
 * Quando a CPU requisita uma página que não está na RAM, ocorre um Page Fault.
 * O S.O. deve buscar a página no disco e, se os frames estiverem cheios, eleger
 * uma página vítima para descarte usando uma política de substituição (ex: FIFO).
 * 
 * COMO COMPILAR E EXECUTAR:
 * gcc 03_gerenciador_memoria_paginacao.c -o so_memoria && ./so_memoria
 * ============================================================================
 */

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

#define NUM_FRAMES 3 // Quantidade de molduras na memória física (RAM)

int main(void) {
    // Sequência de referências de páginas requisitadas pela CPU
    int referencias[] = {7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2};
    int totalRefs = sizeof(referencias) / sizeof(referencias[0]);

    int frames[NUM_FRAMES];
    int ponteiroFifo = 0;
    int pageFaults = 0;
    int pageHits = 0;

    // Inicializa todos os frames como vazios (-1)
    for (int i = 0; i < NUM_FRAMES; i++) {
        frames[i] = -1;
    }

    printf("====================================================\n");
    printf(" PHM TECH — S.O. · MEMORIA VIRTUAL E PAGINACAO (FIFO)\n");
    printf(" Total de Frames na RAM = %d                        \n", NUM_FRAMES);
    printf("====================================================\n\n");

    printf("Passo a Passo da Alocacao na RAM:\n");
    printf("----------------------------------------------------\n");
    printf(" Pagina Ref. | Frame 0 | Frame 1 | Frame 2 | Status \n");
    printf("----------------------------------------------------\n");

    for (int i = 0; i < totalRefs; i++) {
        int paginaAtual = referencias[i];
        bool paginaEncontrada = false;

        // 1. Verifica se a página já está carregada em algum frame (Page Hit)
        for (int f = 0; f < NUM_FRAMES; f++) {
            if (frames[f] == paginaAtual) {
                paginaEncontrada = true;
                pageHits++;
                break;
            }
        }

        printf("     %2d      |", paginaAtual);

        // 2. Se NÃO está na RAM, ocorre PAGE FAULT (Falta de Página)
        if (!paginaEncontrada) {
            frames[ponteiroFifo] = paginaAtual;
            ponteiroFifo = (ponteiroFifo + 1) % NUM_FRAMES; // Avança fila circular FIFO
            pageFaults++;

            for (int f = 0; f < NUM_FRAMES; f++) {
                if (frames[f] != -1) printf("    %2d   |", frames[f]);
                else printf("    --   |");
            }
            printf(" [PAGE FAULT]\n");
        } else {
            for (int f = 0; f < NUM_FRAMES; f++) {
                if (frames[f] != -1) printf("    %2d   |", frames[f]);
                else printf("    --   |");
            }
            printf(" [HIT / RAM]\n");
        }
    }

    printf("----------------------------------------------------\n\n");
    printf("Estatisticas Finais da Memoria Virtual:\n");
    printf(" -> Total de Requisicoes da CPU : %d\n", totalRefs);
    printf(" -> Falhas de Pagina (Page Faults): %d (%.1f%%)\n", pageFaults, (float)pageFaults / totalRefs * 100);
    printf(" -> Acertos na RAM (Page Hits)   : %d (%.1f%%)\n", pageHits, (float)pageHits / totalRefs * 100);

    return 0;
}