LRU页面置换算法模拟设计与实现

"内存页面置换算法的设计实验，旨在让学生通过模拟LRU算法了解虚拟存储技术，掌握请求页式存储管理的页面置换策略。实验中，使用Windows7和Visual C++ 6.0作为开发环境，重点在于实现最近最久未使用（LRU）算法，当内存满载时，选择最长时间未被访问的页面进行替换。实验通过数组结构表示页面信息，包括内容和时间戳，用以追踪页面使用情况。" 在这个实验中，学生们需要理解并实现内存管理和页面置换的重要概念。页面置换是操作系统中虚拟存储管理的关键组成部分，特别是在内存资源有限而程序需求超过物理内存容量的情况下。当进程执行时，如果所需页面不在内存中（即发生缺页中断），操作系统会根据预设的置换算法决定将哪个页面换出到外存，以便为新的页面腾出空间。 LRU（Least Recently Used）算法是一种常见的页面置换策略，其核心思想是优先淘汰最近最久未使用的页面。这是因为假设最近频繁访问的页面在未来也更可能被访问，这样的策略可以最大化缓存命中率，减少不必要的磁盘I/O操作。在实验中，学生们需要创建一个数据结构，如数组，来存储页面及其访问时间信息，并在需要时依据LRU原则进行页面替换。 实验流程包括以下步骤： 1. 随机生成页面访问序列，模拟进程对内存的请求。 2. 当内存满载时，检查页面访问时间，找出最近最久未被访问的页面。 3. 将该页面换出到外存，将新页面调入内存。 4. 更新页表，记录页面状态（如修改位）。 5. 继续执行，直到所有页面访问完成。 6. 分析实验结果，总结LRU算法在实际操作中的效果。 通过这个实验，学生不仅能深入理解虚拟存储的工作原理，还能掌握LRU算法的具体实现，从而提升对操作系统内存管理机制的实际操作能力。实验代码中，定义了`struct pageInfor`来存储页面内容和访问时间，以及`class LRU`来实现LRU算法逻辑，这些都为理解和实现虚拟存储提供了实践基础。