操作系统习题解答：分页系统中FIFO、OPT和LRU算法的缺页分析

在《操作系统教程》（第三版）的第四章应用题中，主要讨论了请求分页虚拟存储管理系统的页面替换策略及其对程序性能的影响。题目涉及的主要知识点包括： 1. 缺页中断次数和中断率计算: - 通过给出的程序页面走向，分析在不同页面替换算法（FIFO、Optimal、LRU）下，当分配给程序不同数量的页框（3、4、5和6个）时，每种算法产生的缺页中断次数。缺页中断率则是缺页中断次数与总页面访问次数的比例，有助于评估内存管理策略的有效性。 2. 页面替换算法的比较: - FIFO（先进先出）算法按页面请求的顺序替换，而LRU（最近最少使用）算法倾向于替换最近未使用的页面。在两种算法下，对于不同的页面访问序列，计算出的缺页中断次数和中断率差异明显，LRU通常能减少缺页中断次数。 3. Belady现象的示例: - Belady现象指的是在某些情况下，使用某些替换算法（如FIFO）可能导致即使增加物理页框的数量，缺页中断次数仍会无限增长。题目中的例子（作业页面走向3）展示了这种现象，尽管分配了4个页框，但使用FIFO时仍然发生了缺页，这表明FIFO算法在这种情况下并不最优。 4. 页式存储管理系统的性能分析: - 针对作业的不同页面走向，分别计算了FIFO、LRU和Optimal三种算法在不同物理块数下的缺页中断次数和中断率。这些数据可以帮助读者理解不同算法在实际场景中的表现，以及如何根据应用需求选择合适的页面替换策略。 总结来说，本章的习题通过具体实例深入剖析了请求分页虚拟存储管理系统的工作原理，强调了页面替换算法对系统性能的影响，特别是理解和应对Belady现象的重要性。这对于学习操作系统的学生来说，是一个理解和掌握内存管理技术的关键练习。