模拟请求页式算法：OPT、FIFO与LRU命中率对比

本实验报告旨在通过模拟实现和比较页面置换算法在请求页式存储管理中的性能，以深入理解虚拟存储技术的特点和各种算法的效能。主要关注的是OPT（最佳置换）、FIFO（先进先出）和LRU（最近最少使用）三种常见的页面置换算法。 课程设计的主要内容包括以下几个步骤： 1. **问题描述**：实验的核心目标是通过设计和模拟这些算法，让参与者熟悉虚拟存储的运作机制，特别是如何根据指令序列动态地管理和替换页面。实验数据生成过程是关键，它涉及随机指令生成，其中50%的指令按照顺序执行，其余50%则非顺序分布，且地址空间划分均匀。 2. **模拟设计**：设计中定义了程序的数据结构，如指令流长度、实际页面数和可用页面数。使用`Pro`结构来表示指令和页面的状态，如指令编号和访问时间。主函数中负责输入指令流、初始化页面状态以及根据用户选择的不同算法进行页面置换操作。 3. **算法实现**： - **FIFO**：遵循先进先出的原则，当新请求的页面不在内存时，替换最近最少使用的页面。 - **LRU**：最近最少使用的页面被替换，即当一个页面长时间未被访问时，即使不是最久未使用也会被替换。 - **OPT**：最佳置换算法，理论上最优的选择，但实际上难以实现，通常作为理想情况下的参考。 4. **性能评估**：通过循环运行，模拟不同的内存容量（从4到40），记录每个算法在每种内存容量下的命中率。命中率是指指令能被正确加载到内存中的比率，反映了算法在实际应用中的效率。 5. **概要设计**：明确程序结构，包括数据结构定义和主函数逻辑，展示了如何处理指令流、初始化页面以及用户交互的部分。 实验报告将详细分析不同算法在不同内存容量下的性能差异，以及它们对系统效率的影响，从而帮助读者理解并评估页面置换算法在实际系统中的适用性和优化策略。同时，实验结果将有助于学生深入理解虚拟内存管理和优化的重要性。