请求页式管理：动态空间分配与算法比较

本实验主要探讨的是操作系统存储管理中的动态空间分配，特别是针对请求页式虚拟存储管理中的页面置换算法。实验的目的是让学生通过模拟和实现不同的页面置换算法（如先进先出FIFO、最近最少使用LRU、最佳淘汰OPT以及最少访问页面LFR），了解这些算法在虚拟内存管理中的应用和性能差异。 实验的核心内容包括以下几个方面： 1. **实验目标**：理解请求页式存储管理的原理，通过实践学习和比较页面置换算法的性能，特别是它们在内存命中率上的表现。实验中，关注用户内存容量（4页至32页）对算法效果的影响，以及页面失效次数的概念。 2. **实验步骤**： - **指令序列生成**：创建一个包含320条指令的序列，按照一定比例进行顺序执行、均匀分布在地址空间的不同部分。 - **页地址流构建**：将指令映射到用户虚存中，每k个指令占用一页，形成32页的虚存布局。 - **页面置换算法测试**：在不同的内存容量下，使用预定义的四个算法（FIFO、LRU、OPT和LFR）来管理和替换页面，计算并输出每个算法的命中率，即指令被正确加载到内存的概率。 3. **关键代码**：给出了用于实现页面置换算法的程序代码片段，其中定义了页面结构（loaded表示是否已加载，hit表示被访问次数），并使用MAXSIZE和MAXQUEUE分别表示最大页面数和页框数。 在这个实验中，学生将亲身体验如何根据算法策略处理内存不足的情况，理解内存管理和优化的重要性。通过对不同算法的对比分析，他们能够学到关于存储管理效率、内存访问模式以及算法选择对系统性能影响的关键知识点。同时，这也涉及到了数据局部性（指令分布的顺序性和随机性对命中率的影响）和内存管理策略（如何时淘汰旧页面、选择哪种页面作为替换候选）的理解。通过实际操作和数据分析，参与者将加深对虚拟内存管理理论的理解，并提升编程技能。