C语言模拟存储器管理：页式分配与命中率分析

在C语言实现存储器管理的实验报告中，学生被要求深入理解并运用操作系统原理中的存贮器管理技术，特别是虚拟存贮器技术。实验的核心目的是提高存贮器使用效率，通过编写和比较不同的内存分配算法，如页式分配，来评估其性能。学生需要设计一个模拟程序，模拟指令地址流，以计算和分析各种淘汰算法（如最佳淘汰算法OPT和最近最少使用算法LRU）的访问命中率。 首先，实验设计了一个预设的指令地址流模型，它遵循一定的分布规则：50%的指令顺序执行，25%均匀分布在地址空间的前部分，25%均匀分布在后部分。这种分布模式旨在模拟真实世界的程序行为，以便更准确地评估算法在实际应用中的表现。 最佳淘汰算法（OPT）虽然理论上能实现最高命中率，但由于它需要预先知道整个指令地址流，这在实际系统中很难实现。而在本实验中，由于已经生成了完整的地址流，可以计算出理想情况下的命中率。该算法淘汰不再访问或最晚访问的页面，但计算复杂度较高。 相反，最近最少使用页面淘汰算法（LRU）是一种实用的策略，通常通过动态维护页表链来实现。LRU的基本思想是淘汰最近最少使用的页面，这种方法减少了查找时间，但可能牺牲一部分精确性。实验中会考察不同页面尺寸（1K到8K）和实际存贮器容量（4页到32页）对算法性能的影响。 通过模拟程序，学生可以观察和比较这两种算法以及页面尺寸变化时的访问命中率，以此来优化存贮器管理策略，提高系统效率。这个过程不仅锻炼了编程技能，还加深了对操作系统内存管理理论的理解，有助于选择最适合特定应用场景的内存管理方法。