C++模拟请求页式虚存管理：FIFO vs LRU算法性能对比

实验3虚拟存储器管理是淮海工学院计算机科学系《操作系统原理》课程的重要实践环节。本实验的主要目标是让学生深入理解并实际操作请求页式虚拟内存管理系统，特别是考察FIFO（先进先出）和LRU（最近最少使用）两种页面置换算法在处理进程页面需求时的性能。 实验的核心内容涉及编写C/C++程序，模拟一个具有固定虚页数（如10个）的进程，该进程需在一系列预设或随机产生的虚页地址流（比如20次访问）下运行。程序需要实时显示页面置换过程，并在访问结束后输出页面命中率，这是通过统计20次访问中实际命中实页的次数（用count变量）来计算的，命中率等于命中次数除以总访问次数的百分比。 在设计中，虚拟页和实页使用C/C++语言的结构体进行表示。虚页结构包含页号pn（0-9）、实际页面号pfn（初始为-1，装入后为相应实页号）、以及在LRU算法中记录最近访问时间的time字段。实页结构包括虚页号pn、对应实页号pfn（根据实际分配的实页数n变动）、以及next指针连接实页链表，使得实页可以高效地按链表形式组织。 LRU算法在这个实验中尤为重要，它通过维护一个最近最久未使用的页面列表来决定替换哪个页面。当访问一个新页面而没有足够的空闲实页时，LRU会将最久未使用的页面淘汰，而不是简单的按照先进先出原则。通过对比FIFO和LRU在不同实页分配情况下的页面命中率，可以分析出这两种算法的稳定性和效率差异。 这个实验不仅要求学生掌握编程技巧，还考察了他们对虚拟内存管理理论的理解和算法的实际应用能力，同时锻炼了他们的问题解决和数据分析技能。完成这个实验有助于加深对操作系统中虚拟内存管理机制的深刻理解，为后续的学习和职业发展打下坚实基础。