C++实现页面置换算法模拟实验：FIFO, LRU, OPT

本大作业是关于计算机操作系统课程设计的一个实验项目，要求模拟页面置换算法。页面置换算法在操作系统中扮演着关键角色，用于管理内存中的虚拟页和物理块，当内存不足时，通过替换不再使用的页面腾出空间，以支持新页面的加载。实验涉及三种主要的页面置换算法： 1. **最佳（Optimal）置换算法**：理论上最优的选择，但实际中难以实现，因为它需要预测未来页面访问模式。该算法会立即淘汰距离最近最少使用的页面。 2. **先进先出（FIFO）页面置换算法**：按照页面进入内存的顺序淘汰，是最简单和直观的方法，但不考虑页面的访问频率，可能会导致频繁的页面替换。 3. **最近最少使用（LRU）页面置换算法**：根据页面最后一次被访问的时间来决定淘汰，更倾向于淘汰长时间未被访问的页面，理论上能减少缺页次数，但在实现上通常采用引用计数或链表结构。 实验的核心部分是编写C/C++程序，用户输入物理内存的总块数和页面号请求序列，然后根据不同算法进行操作。具体步骤如下： - **输入阶段**：接收内存块数和页面请求序列，如4个物理块和给定的序列4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5。 - **算法实现**： - **FIFO**：按请求顺序淘汰页面，无缓存命中记录。 - **LRU**：维护一个链表，最近访问的页面排在链头，淘汰链尾的页面。 - **Optimal**：理想情况下，可能需要预知未来访问，现实中可通过某种启发式方法近似。 - **置换过程**：根据算法规则，淘汰并替换页面，更新内存状态。 - **输出阶段**：以置换图的形式展示每次页面替换后的内存状态，并计算每种算法的缺页次数。 - **提交内容**：包含算法设计思路、流程图（如顺序流程或状态机）、数据结构说明（如链表或数组结构）、关键代码注释的源程序、运行结果截图以及个人理解和总结，强调原创性和禁止抄袭。 这个实验旨在让学生深入理解页面置换算法的工作原理，以及它们在实际内存管理中的应用。通过实践，学生可以对比三种算法的性能差异，并从中学习如何根据特定应用场景选择合适的算法。