模拟请求页式存储管理实现与分析

"请求页式存储管理实验报告" 在计算机操作系统中，请求页式存储管理是一种内存管理方式，它在基本分页存储管理的基础上增加了请求调页的功能，以解决进程运行过程中所需页面不在内存中的问题。该管理方式通过页表和地址变换机构实现虚拟内存的概念，从而提高内存利用率和系统效率。 实验目标是让学生深入理解请求页式存储管理的原理，特别是地址变换、缺页中断和置换算法等核心概念。实验内容分为以下几个部分： 1. **建立数据结构**：为了实现请求页式存储管理，需要创建一些关键的数据结构。其中包括存储块表，用于记录内存中每个块的状态（是否被分配，以及分配给哪个进程）；页表，记录进程的逻辑页号与物理块号的映射关系；以及进程控制块（PCB），增加页表指针和页表长度字段，以指示进程的页表位置和大小。 2. **实现基本分页**：这一步涉及到内存的分配和回收，以及地址变换。分配内存时，需要找到合适的未分配存储块，更新存储块表和页表；回收时，要恢复存储块到未分配状态，并在页表中移除相应条目。地址变换通常通过硬件实现，将逻辑地址转换成物理地址。 3. **请求分页**：在基本分页基础上，引入请求调页机制。当进程执行时发生缺页中断（即需要的页面不在内存中），操作系统负责从外存（如磁盘上的交换区）加载所需页面到内存，同时可能需要选择一个页面进行替换，这涉及到了置换算法的选择，如LRU（最近最少使用）、FIFO（先进先出）等。 4. **模拟分配和回收**：给定一组作业或进程，模拟内存分配和回收过程，考察不同策略下的内存利用率和缺页率。 5. **可视化展示**：为了更好地理解和分析，实验要求将整个过程通过图形化界面展示，这样可以清晰地看到内存分配、回收以及页面调入调出的情况。 实验步骤中，首先需要设计内存空间表格和作业信息的数据结构，接着实现内存分配和回收的算法，包括找到合适的分配空间和更新相关数据结构。此外，还要实现页面置换算法，以处理缺页中断。程序设计包括定义结构体，使用循环语句进行操作，以及输出结果的可视化展示。 实验总结部分，学生提到在将算法转化为代码时遇到困难，但最终通过参考实例找到了解决方案。尽管程序满足了基本要求，但仍有改进空间，如优化算法和增强可视化效果，以便更直观地展示内存管理的过程。 附录中的`main`函数展示了初始化存储空间表的部分代码，定义了存储块的起始地址和大小，为后续的内存分配和管理提供了数据基础。 请求页式存储管理实验旨在通过实践操作，让学生掌握虚拟内存管理的关键技术和策略，加深对操作系统内存管理的理解。通过实际编程和可视化，有助于提升学生的理论知识和动手能力。