虚拟存储下五种页面置换算法实验分析与比较

本资源是一份关于“常用页面置换算法模拟实验”的详细教程，旨在通过实践操作来理解请求页式存储管理中的关键概念和算法。实验的主要目标是让学生掌握虚拟存储技术，特别是通过模拟实现以下五种常见的页面置换算法： 1. **最佳淘汰算法（Optimal）**：也称为最不坏替换算法，它总是选择当前最长时间未被使用的页面进行替换，理论上能保证最低的页面失效次数，但实际中难以实现。 2. **先进先出算法（FIFO）**：这是一种简单直观的方法，按照页面进入内存的顺序进行淘汰。新进入的页面优先被替换，适合对历史访问记录无明显规律的情况。 3. **最近最久未使用算法（Least Recently Used, LRU）**：此算法根据页面最近最后一次被访问的时间进行淘汰，是最常用的替换策略之一，因为它能够较好地预测未来可能再次访问的页面。 4. **最不经常使用算法（Least Frequently Used, LFU）**：与LRU类似，但更关注的是页面的访问频率，而非最近访问时间。在某些场景下，LFU可能比LRU更有效。 5. **最近未使用算法（Nearest Unreused, NUR）**：这是一个混合策略，结合了LRU和最近被替换的页面，试图找到最接近的未使用的页面。 实验内容包括设计虚拟存储区和内存工作区，通过随机指令序列生成页地址流，根据不同的算法计算页面命中率，即1减去页面失效次数与总页地址流长度的比例。实验中，指令地址分布遵循一定的规则，以模拟真实应用中的访问模式。 此外，实验还介绍了虚拟存储系统的概念，如UNIX中内存管理的页式机制，以及请求调页的存储管理模式。当进程需要访问不在内存的页面时，系统会触发缺页中断，进行页面替换操作。 这个实验对于理解存储管理的效率和优化至关重要，参与的学生不仅可以掌握理论知识，还能通过实践增强对页面置换算法性能差异的理解。通过对比不同算法的命中率，可以评估它们在实际应用中的优劣，从而为优化内存管理和减少内存碎片提供依据。