虚拟存储管理：页面置换算法模拟与命中率分析

该实验是关于页面置换算法的模拟，旨在让学习者理解和掌握虚拟存储技术，特别是请求页式存储管理中的页面置换算法。实验主要包括三种必须实现的算法：先进先出(FIFO)、最近最少使用(LRU)，以及可选的优化算法如最佳淘汰(OPT)、最少访问(LFU)和最近最不经常使用(NUR)。实验通过随机生成的指令序列模拟实际操作，指令地址流根据特定规则分布，再根据不同的内存容量计算各种算法的命中率。 实验详细步骤： 1. 生成一个包含320条指令的随机指令序列，其中50%顺序执行，25%在前半部分随机，剩余25%在后半部分随机。 2. 指令序列转换为页地址流，页面大小为1k，用户内存容量可从4到32页，用户虚存容量为32k。指令按照每10条指令为一页的方式排列在虚存中。 3. 计算并输出不同内存容量下，FIFO和LRU算法的命中率。命中率是通过页面失效次数除以页地址流长度（320）得到的。 4. 程序设计部分包括使用`srand()`和`rand()`生成指令序列，然后将指令序列转换为页地址流，并计算不同算法的命中率。 实验中的页面置换算法详解： - **先进先出(FIFO)**：最简单的页面替换策略，按照页面进入内存的顺序进行替换，最早进入的页面优先被淘汰。 - **最近最少使用(LRU)**：当需要替换页面时，选择最近最久未使用的页面进行替换，假设最近使用过的页面未来更可能被再次使用。 - **最佳淘汰(OPT)**：理论上的最优算法，知道未来的访问序列，总是替换未来最长时间不再使用的页面。在实际中难以实现，因为未来信息不可知。 - **最少访问(LFU)**：页面被访问的频率越低，越早被淘汰，认为访问频率低的页面在未来被访问的可能性小。 - **最近最不经常使用(NUR)**：与LRU相反，最近使用但使用频率最低的页面优先被淘汰。 实验过程中，学习者需要编写代码来实现这些算法，并计算它们在不同内存配置下的性能，这有助于深入理解这些算法的工作原理及其对系统性能的影响。