虚拟存储管理实验：页面置换算法模拟

"实验五 存储管理.docx——虚拟存储技术实验，涉及请求页式存储管理，包括最佳淘汰算法（OPT）、先进先出算法（FIFO）和最近最久未使用算法（LRU），目的是理解虚拟存储特点，掌握页面置换算法，并比较效率。实验时长4学时，为设计性实验，需要设计虚拟分页系统，计算不同算法的命中率。" 在操作系统中，虚拟存储技术是一种重要的内存管理方法，它允许程序的地址空间大于实际物理内存，通过页面调度策略在主存和磁盘之间的交换来实现。实验五旨在让学生通过模拟实现请求页式存储管理的页面置换算法，理解虚拟存储技术的核心概念。 实验内容包括模拟三种基本的页面置换算法： 1. **最佳淘汰算法（Optimal Page Replacement, OPT）**：这是一种理想化的算法，每次选择未来最远不再使用的页面进行淘汰。在实际操作中很难实现，因为它需要预知未来所有页面的访问情况。 2. **先进先出算法（First-In-First-Out, FIFO）**：这是一种简单但效率较低的算法，淘汰最早进入内存的页面。FIFO容易导致Belady's Anomaly，即增加分配的页面数反而降低命中率的情况。 3. **最近最久未使用算法（Least Recently Used, LRU）**：LRU淘汰的是最长时间没有被访问过的页面。在大多数情况下，LRU的性能优于FIFO，但实现起来较为复杂。 实验中，学生需要设计一个虚拟分页系统，并选择两种算法计算访问命中率。命中率是衡量页面调度效率的关键指标，计算公式为：命中率 = 1 - 页面失效次数 / 页地址流长度。实验有两种实现难度，完整算法需要生成指令序列并进行地址映射，而基本简要算法则简化了地址映射过程，直接生成页面访问序列。 在完整算法中，学生需要利用随机数生成器创建指令序列，并根据特定规则变换为页地址流，考虑页面大小和用户内存容量。而在基本简要算法中，重点在于理解和应用页面置换算法，而不涉及具体的地址映射。 通过这个实验，学生可以深入理解虚拟存储的工作原理，熟悉页面置换算法的实现，并能够对比分析不同算法的优劣，从而提升对操作系统内存管理机制的认识。