操作系统实验：页面置换算法分析——FIFO与LRU

"本实验是武夷学院针对操作系统课程的一次综合性实验，主要涉及页式存储管理中的页面置换算法，包括FIFO（先进先出）、LRU（最近最久未使用）以及OPT（最佳）三种算法。实验目的是让学生理解虚拟存储技术的特点，掌握这些基本页面置换算法的思想和实现，并通过比较不同算法的效率来评估其性能。实验在Windows环境下使用C语言编程实现，并在MyTC或VisualC++环境中运行。" 在这个综合实验中，学生们将深入学习操作系统的核心概念之一——虚拟存储技术。虚拟存储技术允许进程比实际可用内存更大，通过页面交换在内存和磁盘之间动态地移动数据。实验的核心内容是实现并比较三种页面置换算法： 1. **最佳淘汰算法（OPT）**：这种理想的算法知道未来页面访问的信息，所以总能选择将来最不可能被访问的页面进行淘汰。在实际情况中，由于无法预知未来的页面访问模式，实现OPT通常是不可行的，但它提供了一个理论上的最优标准。 2. **先进先出（FIFO）算法**：这是一种简单的策略，它依据页面进入内存的顺序决定淘汰哪一个页面。最早进入内存的页面最先被淘汰。FIFO易于实现，但在实际应用中可能频繁替换刚被使用的页面，导致较高的页面更换频率。 3. **最近最久未使用（LRU）算法**：LRU算法基于历史访问频率来决定页面淘汰，认为最近最少使用的页面在未来最不可能被访问。因此，它淘汰的是距当前时间间隔最长的页面。在实际操作中，LRU通常比FIFO表现更好，因为它更准确地反映了页面的使用模式。 实验方法包括模拟一个包含20个页面和3个物理块的虚拟存储系统，然后使用给定的页面访问序列来运行这三种算法，计算每种算法的命中率。实验结果的分析可以帮助学生理解不同算法在实际工作中的优劣，并为优化操作系统性能提供基础。 实验设备包括一台PC和必要的软件环境，如Windows操作系统、C语言编译器（MyTC或VisualC++）。实验步骤包括模拟页面调度，记录页面访问，实现页面淘汰逻辑，并通过比较各种算法的性能来达到实验目标。通过这个实验，学生不仅能增强编程技能，还能深入理解操作系统内存管理的关键概念。