分页式虚拟存储管理模拟：地址转换与缺页中断处理

"页式虚拟存储管理是一种操作系统内存管理技术，它通过将内存与磁盘存储相结合，使得程序可以使用比实际物理内存更大的地址空间。本实验报告详细介绍了这一技术中的地址转换和缺页中断的模拟过程，旨在帮助学生深入理解虚拟存储的工作原理。 在分页式虚拟存储管理中，每个程序的逻辑地址被分为页号和页内偏移量两部分。地址转换的过程是，当处理器执行指令时，会根据逻辑地址中的页号查询页表，页表记录了每个页在主存或磁盘上的状态。如果页表项的标志位为1，表示该页已加载到主存，可以通过页号找到对应的内存块号，再结合页内偏移量计算出实际的物理地址。若标志位为0，意味着该页尚未在主存中，此时硬件会产生缺页中断，通知操作系统进行处理。 缺页中断发生后，操作系统负责将所需页从磁盘读入主存。如果主存无空闲块，会使用页面替换算法，如FIFO（先进先出）算法来选择淘汰一个页。FIFO算法简单地淘汰最早进入主存的页，但需要注意的是，如果被淘汰的页在内存中未被修改过，可以避免写回磁盘，从而节省时间。在实践中，操作系统会维护一个表示在主存中页面的数组，以便于执行页面替换。 实验要求学生编写一个模拟程序，该程序能够模拟硬件的地址转换逻辑，当访问的页在主存时，计算并输出绝对地址；若不在主存，则输出缺页中断信息。另外，还需要实现FIFO页面调度算法，包括页的调出和装入操作，并考虑页的修改状态，以优化页面替换的效率。 通过这个实验，学生可以深入学习到虚拟存储器如何在有限的物理内存条件下，通过页式管理和页面替换策略，有效地支持多任务并发执行，提高系统的整体性能。同时，这也是对操作系统内存管理基础理论和实践操作的综合训练。"