操作系统内存调度算法实战：FIFO, LRU, NUR与OPT

本次实验旨在深入理解操作系统中的内存存储管理，特别是页面调度算法。实验内容主要包括以下几个关键部分： 1. **实验目的**：通过实践操作，学习并掌握先进先出(FIFO)、最近最少使用(LRU)、最近未使用(NUR)以及最佳置换(OPT)等内存页面调度算法。这些算法在决定将哪个页面调入内存或调出内存时起着关键作用，直接影响系统的性能和效率。此外，实验还将涉及使用HASH表数据结构，这在内存管理中用于高效地存储和查找信息。 2. **准备知识**：参与者需要具备C++编程基础，理解指针和结构体（类）的概念，熟悉数据结构中的HASH表及其查找方法。同时，对操作系统内存交换的基本原理，如内存与外存之间的页面交换机制，以及Linux中如`getpid()`、`srand()`和`rand()`等函数的使用也是必要的。 3. **实验内容**： - **先进先出(FIFO)**：基于时间顺序进行页面调度，最早进入内存的页面优先被淘汰。算法的特点是形成一个队列，每次新页面调入替换队列尾部的页面。 - **最近最少使用(LRU)**：倾向于淘汰最近最长时间未被访问的页面，通过维护一个访问频率列表来决定。 - **最近未使用(NUR)**：与LRU类似，但更侧重于最近未被使用过的页面，而非最久未使用。 - **最佳置换(OPT)**：理想情况下选择会产生最小缺页中断次数的页面，但实现复杂，通常用启发式方法近似。 4. **实验指导**：实验采用模拟方法，在用户空间使用连续存储的线性表来模拟进程页面的交换。通过特定的进程页面访问序列，可以看到每种算法的页面交换次数和性能差异。 5. **示例分析**：以一个具体实例展示FIFO算法的执行过程，当进程有5个页面且内存限制为3时，算法会按照特定规则进行页面调入和调出，计算总的页面交换次数（diseffect）。 通过这个实验，学生将能够深入理解内存管理算法的运作原理，并通过实践比较它们在不同场景下的性能，从而提升对操作系统内核中存储管理模块的理解。这种实践经验对于任何希望从事软件开发或系统设计的专业人士都是宝贵的。