虚拟存储器管理：页面置换算法模拟实验

"该文档是淮海工学院计算机科学系的一份操作系统实验报告，主题是虚拟存储器管理，特别是页面置换算法的模拟实验。实验旨在通过C语言编程模拟请求页式虚存管理，使用FIFO和LRU两种算法处理缺页中断情况，以理解和比较这两种算法的性能。实验涉及的内容包括虚页和实页的结构表示，缺页次数的统计方法，以及LRU算法中确定最近最久未用页面的策略。" 在操作系统中，虚拟存储技术是一种重要的内存管理手段，它通过将部分程序和数据存储在硬盘上的交换区，形成逻辑上的大内存空间，从而弥补物理内存的不足。在这个实验中，学生们需要模拟一个进程在有限的物理内存（实页）中运行，处理由于虚页（逻辑内存）超出实际物理内存容量导致的缺页情况。 页面置换算法是解决这种问题的关键。FIFO（First In First Out）算法是最简单的页面置换策略，它按照页面进入内存的顺序进行淘汰，即最早进入内存的页面最先被替换。而LRU（Least Recently Used）算法则是根据页面的使用历史来决定替换哪个页面，最近最少使用的页面优先被淘汰，以假设未来访问历史会重复为依据。 实验要求使用C语言实现这两个算法，设定固定的虚页数（如10个）和访问序列（如20次），并允许随机生成或预设访问序列。程序应能显示整个置换过程的状态，并在访问结束时计算页面命中率，这是通过统计访问过程中页面命中（即虚页已存在于内存中）的次数与总访问次数的比例得出的。 在LRU算法的实现中，需要用到一个时间计数器来跟踪每个虚页的访问时间，每次访问时更新对应虚页的时间戳，并在需要置换时找到时间戳最早的页面，即最近最久未用的页面。实页则通过链表结构组织，便于快速查找和更新。 通过调整分配给进程的实页数，实验可以比较FIFO和LRU算法在不同条件下的效果，分析哪种算法更能优化页面命中率，从而提高系统的效率。这样的实验有助于学生深入理解虚拟存储的工作原理和页面调度策略的性能差异。