分页式虚拟存储管理：FIFO与LRU页面置换算法解析

"本资源是关于页面置换算法的文档，主要涵盖了FIFO（先进先出）算法和LRU（最近最久未使用）算法在模拟分页式虚拟存储管理中的应用。通过实验来理解并掌握处理缺页中断的策略，包括编程实现这两种算法。" 在操作系统中，由于内存资源有限，不能将所有程序都加载到内存中，因此采用了虚拟存储技术，将部分程序加载到内存，其余部分保留在磁盘上。当程序执行过程中需要不在内存的页面时，会发生缺页中断，此时需要通过页面置换算法决定替换哪个页面进入内存。本资源提供了两种常见的页面置换算法——FIFO和LRU的实现。 1. FIFO（先进先出）算法： FIFO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来决定淘汰哪一个页面。在给定的代码中，当需要访问的新页面不在内存中时，FIFO算法会找到最早进入内存的页面进行替换。这种方法虽然简单，但容易导致Belady异常，即增加页面分配反而增加缺页率。 实验程序中，FIFO算法的实现是通过一个数组`mem`来模拟内存，数组`table`记录每个页面在内存中的状态，`flag`用于标记是否存在缺页。当需要访问的新页面不在内存中，即遍历整个`mem`数组找不到该页面时，`flag`被设置为'*'，然后将所有页面向后移动一位，将新页面插入到数组开头。 2. LRU（最近最久未使用）算法： LRU算法则是根据页面的使用历史来决定淘汰哪个页面，最近最久未使用的页面优先被淘汰。在代码中，同样通过遍历内存数组`mem`来查找页面，如果找不到，则设置`flag`为'*'，然后将所有页面向右移动一位，将新页面插入到最近使用过的页面的位置。这种方法通常比FIFO算法效果更好，因为它更倾向于保留最近频繁使用的页面。 实验流程要求编程实现这两种算法，通过输入的页面访问序列，模拟缺页过程并输出缺页情况，帮助理解算法的运作原理。通过对比FIFO和LRU算法的结果，可以直观地看出LRU对页面替换的优化效果。 在实际操作系统的虚拟存储管理中，除了FIFO和LRU，还有其他如Clock算法、LFU（最不经常使用）等策略。这些算法的选择取决于系统的具体需求和性能指标。理解和掌握这些算法对于优化系统性能和提高用户体验具有重要意义。