操作系统的页面置换算法实现：FIFO与LRU

"本文主要介绍了页面置换算法在操作系统中的实现，特别是通过Java语言来实现FIFO（先进先出）和LRU（最近最久未使用）两种算法。页面置换算法是处理内存中页面不足时的选择策略，常见的还有最佳置换算法和Clock置换算法等。文章通过代码展示了如何创建页面、计算页的走向以及进行LRU页面替换过程。" 页面置换算法是操作系统管理内存的重要组成部分，当进程执行时，如果所需页面不在物理内存中，就会发生缺页中断。操作系统需要决定淘汰哪个页面以腾出空间加载新的页面。本文主要关注的是FIFO和LRU两种页面置换算法。 1. FIFO（先进先出）算法：这是最简单的页面置换算法，按照页面进入内存的顺序进行淘汰，即最早进入内存的页面最先被淘汰。在给定的代码中，`page` 数组用于记录页面的访问历史，`Q_flag` 用于判断当前页面是否在内存中，`MZ` 记录缺页次数。当`Q_flag` 为0时，表示当前页面不在内存，需要进行页面置换。 2. LRU（最近最久未使用）算法：此算法假设最近被使用的页面在未来更可能被再次使用，因此淘汰最近最久未使用的页面。在代码的 `LRU` 函数中，维护了一个3维数组 `page` 来跟踪页面的访问状态，通过遍历这个数组找到最近未使用的页面进行淘汰。`flag` 数组用于存储每个页面的访问状态，值越大表示页面越新，0表示未访问，3表示最新。 代码示例中的 `createPage` 函数用于生成随机的页面访问序列，模拟进程的页表。`srand(time(NULL))` 初始化随机数种子，确保每次运行的结果不同。`P` 和 `py` 分别存储页面号和页内偏移，`PG` 存储实际的页面地址。 LRU算法的具体实现中，首先遍历整个页表，查找当前页面是否已存在于内存，如果不存在（`Q_flag==1`），则增加缺页次数，并更新 `flag` 数组，标记该页面为最近访问。如果当前页面不存在于内存（`Q_flag==0`），则需要找到一个最近最久未使用的页面进行淘汰。 页面置换算法在操作系统中起到关键作用，它直接影响到系统的性能。FIFO简单但效率不高，而LRU虽然更有效，但实现起来相对复杂。理解这些算法的工作原理和实现方式对于优化内存管理至关重要。