C语言实现：页面置换算法实战与比较

本课程设计旨在通过实践操作，深入理解页面置换算法在请求页式存储管理中的应用，主要涉及三种经典算法：最佳淘汰算法（Optimal，即OPT）、先进先出算法（FIFO）以及最近最久未使用（LRU）。设计的核心内容包括以下几个部分： 1. **设计目的**：课程设计的目标在于通过模拟实现，让学生掌握虚拟存储技术的基本原理，特别是理解虚拟存储管理和页面置换算法的运作机制，如何时产生缺页中断，以及如何通过查找页表、磁盘I/O和页表更新来处理页面调入和置换。同时，通过比较不同算法的效率，理解它们在实际场景中的优劣。 2. **设计内容**： - **最佳淘汰算法（OPT）**：这是一种理想化的置换算法，它总是选择最不可能再被访问的页面进行置换。然而，在实践中难以实现，因为它需要预测未来的访问模式。 - **先进先出算法（FIFO）**：按照页面进入内存的顺序进行置换，最早进入的页面最先被替换出去。简单直观，但可能牺牲掉那些长时间未被访问但未来可能会用到的页面。 - **最近最久未使用（LRU）**：优先替换最近最少使用的页面，有助于减少不必要的页面访问，提高命中率，但实现复杂度相对较高，需要维护额外的数据结构。 3. **设计原理**：当进程需要的页面不在内存时，系统通过缺页中断机制处理。首先检查是否有空闲内存空间，如有则直接调入；若无，根据预设的页面置换算法选择最合适的页面进行置换。若页面被修改过，必须先写回磁盘，再调入新的页面。整个过程对用户透明，确保进程能正常运行。 4. **实现与分析**：课程提供纯C语言编写的源代码，包括流程图和运行示例，通过实例展示算法的执行过程，并分析每个算法的性能和效率，以帮助学生更好地理解和应用这些概念。 5. **心得体会与参考资料**：设计完成后，参与者可以分享自己的学习心得，同时参考文献可以帮助进一步深化对页面置换理论的理解，以及探索更多相关领域的研究。 通过这个课程设计，参与者不仅能提升编程技能，还能深化理解虚拟内存管理的关键技术，培养对不同页面置换算法的评估能力。