虚拟存储管理模拟实验：FIFO与LRU页面置换算法

"实验报告书，内容涉及页面置换算法模拟实验，主要涵盖虚拟存储器管理，包括FIFO和LRU两种算法。实验目的是理解虚拟存储技术，加深对页面调度算法的理解。实验要求使用C语言编程模拟，展示置换过程，计算命中率，并比较不同实页数下的算法稳定性。" 在操作系统中，虚拟存储技术是一种重要的内存管理策略，它通过请求页式虚存管理实现了内存的扩展。实验题目聚焦于虚拟存储器管理中的页面置换算法，尤其是FIFO（先进先出）和LRU（最近最久未用）这两种常见的算法。 1. FIFO算法： FIFO页面置换算法基于简单的队列概念，当一个新的页面需要装入内存而没有空闲物理页面时，会选择最早进入内存的页面进行替换。这里的“最早”指的是页面在内存中的停留时间最长。在实验中，每个虚页结构包含虚页号pn、实页号pfn以及一个未使用的time字段。 2. LRU算法： LRU算法则更复杂，它优先替换最长时间未被访问的页面。在实验中，需要一个时间计数器countime来记录每次访问，并在虚页结构中添加了一个time字段来存储最近访问的时间戳。当需要替换页面时，选择time字段值最小的页面，即最近最久未用的页面。 实验要求学生用C语言编写一个程序，模拟一个有固定数量虚页（如10个）的进程在有限的物理页（可调整）中运行。访问序列可以随机生成或从文件中读取，长度固定（如20次访问）。程序需实时显示置换状态，并在访问结束时计算页面命中率，即命中次数除以总访问次数乘以100%。 此外，实验还强调了程序的灵活性，即能够通过改变分配给进程的物理页面数来比较FIFO和LRU两种算法的性能差异。实页结构以链表的形式组织，方便页面的插入和替换操作。 实验过程中，会有一个计数器count跟踪命中的虚页访问次数，每当访问到的虚页已经在内存中（pfn非-1），count就增加1。最终的命中率计算公式为：命中率 = count / 20 * 100%。 通过这样的模拟实验，学生能够深入理解虚拟存储的工作原理，掌握页面调度算法的实现细节，以及它们如何影响系统的性能。同时，实验也锻炼了学生的编程能力和问题解决能力。