模拟分页：FIFO与LRU算法实现与比较

页面置换算法是计算机系统中内存管理的重要组成部分，用于在物理内存不足时，决定哪些已不再使用的页面应被替换出去以腾出空间，以便为新访问的页面提供服务。本文档主要关注两种常见的页面置换算法：FIFO（First-In-First-Out，先进先出）算法和 LRU（Least Recently Used，最近最少使用）算法。 1. FIFO算法： - 实验目标：通过编程实现FIFO算法，让学生理解其工作原理，即按照页面请求的顺序来决定淘汰哪个页面。当新的页面请求到来且内存已满时，首先淘汰最早进入内存的页面。FIFO算法简单直观，但它可能会导致长驻内存的页面被频繁淘汰，对程序性能有潜在影响，尤其是在程序访问模式具有局部性时。 - 实验流程： - 用户输入页面访问序列。 - 程序遍历这个序列，查找页表，若页面不在内存中，则标记为缺页。 - 对于缺页情况，使用FIFO策略，逐个将内存中的页面移到尾部，直到腾出空间放入新访问的页面。 - 最后，输出每个页面的状态和访问标志。 2. LRU算法： - LRU算法则考虑了页面的使用频率，倾向于淘汰最近最少使用的页面。它通常在内存命中率要求较高的场景下表现更好。LRU算法的实现通常需要额外的数据结构，如链表，来记录页面的访问历史，以便快速找到最久未使用的页面。 - 实验中，用户同样输入页面访问序列，程序通过查找页表确定缺页情况，并在内存满时按LRU原则淘汰最不常用的页面。与FIFO不同，LRU算法能够更好地适应程序的局部性特点，减少不必要的淘汰。 这两个实验让学习者通过实践操作，理解了两种不同的页面置换策略如何在虚拟内存管理中发挥作用。FIFO适合简单的场景，而LRU在提高内存利用率和系统响应速度方面更具优势。通过对比分析，学生可以深入理解不同算法的适用性和局限性，进一步提升内存管理技能。