C++实现请求页式存储管理：模拟与算法分析

"这篇文档是关于C++编程实现的存储管理程序设计，主要涉及操作系统中的请求页式存储管理和页面置换算法。实验目的是理解和掌握虚拟存储技术，通过模拟不同页面置换算法来计算命中率，以此来体验和学习存储管理的基本原理和实现方法。文档包括实验目的与要求、课程设计环境、设计任务分析、详细设计、调试过程以及实验后的总结和体会。" 存储管理程序是操作系统中的关键组成部分，它负责管理计算机内存，确保有效、高效地分配和使用内存资源。在这个实验中，存储管理程序的设计聚焦于请求页式管理，这是一种虚拟存储技术，允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。当程序执行时，不是一次性加载所有页面，而是根据需要请求页面，从而实现内存的动态管理。 实验要求首先通过随机生成一个模拟指令序列，模拟真实程序执行中的指令流。指令地址的分布模拟了程序执行的不同模式，包括顺序执行、前半部分和后半部分的随机访问。接着，根据页面大小和用户内存容量，将指令序列转换成页地址流，以理解页面分配和页面替换的过程。 页面置换算法是存储管理的核心，实验中涉及了以下几种常见的算法： 1. FIFO（先进先出）算法：最简单的页面替换策略，按照页面进入内存的顺序进行替换。 2. LRU（最近最少使用）算法：淘汰最近最少使用的页面，假设最近未使用的页面在未来也较少被使用。 3. OPT（最佳淘汰）算法：理论上最优的算法，总是淘汰未来最长时间内不会被访问的页面，但在实际中难以实现。 4. LFU（最少访问页面）算法：淘汰访问次数最少的页面，但可能惩罚频繁但偶尔使用页面。 5. NUR（最近最不经常使用）算法：结合LRU和LFU，淘汰最近且访问频率较低的页面。 设计任务包括功能模块设计，数据结构设计（如页表、缓冲区等），以及函数功能描述，用于实现上述页面置换算法。通过调试过程，可以验证设计的正确性，并通过运行结果计算不同算法在不同内存配置下的命中率，进一步理解这些算法的性能差异。 最后，通过这个课程设计，学习者能够将理论知识与实践经验相结合，加深对计算机操作系统特别是存储管理的理解，提高解决问题的能力，同时增强了对计算机操作系统工作原理的直观感知。