虚拟存储器模拟实验：页面置换算法对比分析

"该实验报告主要探讨了页面置换算法，包括模拟实现和性能比较，旨在深化理解虚拟存储器的工作原理和方法。实验中对比了几种基本的页面置换算法，如最佳淘汰算法（OPT）和最近最少使用算法（LRU），并通过对指令序列执行的模拟来计算和评估它们的命中率。实验还涉及了页式存储管理，特别是请求页式管理，它是动态页式管理的一种，通过硬件地址变换和软件中断处理程序协同工作，以解决内存管理和提高内存利用率的问题。" 在虚拟存储器的管理中，页面置换算法扮演着关键角色，用于决定何时以及哪个页面应从内存移出，以便为新的或已请求的页面腾出空间。本实验主要关注了两种常见的算法： 1. **最佳淘汰算法 (Optimal Page Replacement Algorithm, OPT)**：理论上最优的算法，它总是能预测未来页面的访问模式，选择未来最长时间不再被访问的页面进行替换。然而，由于实际操作中无法预知未来的访问行为，所以此算法在实践中难以实现。 2. **最近最少使用算法 (Least Recently Used, LRU)**：实际应用中最常用的算法，它依据页面的历史使用情况，将最近最少使用的页面替换出去，假设最近未使用的页面在未来再次被访问的可能性较小。 实验环境使用了Visual C++6.0作为编程工具，通过生成模拟的指令流，模拟了50%顺序执行、25%在前地址部分散布、25%在后地址部分散布的指令执行情况，以此来测试和比较不同算法的页面命中率，即成功找到所需页面而不触发缺页中断的次数比例。 页式存储管理是一种内存管理策略，解决了分区管理中的碎片问题和内存利用率低下的问题。在请求页式管理中，程序的部分内容可以位于内存，其他部分则在外存等待调入。当需要的页面不在内存时，会产生缺页中断，由中断处理程序负责选择页面进行替换，并从外存加载所需页面，这一过程涉及到硬件地址变换、软件中断处理以及文件系统操作。 通过这样的实验，学生能够深入理解虚拟存储器的工作机制，包括地址变换、页面调度、缺页中断处理等核心概念，同时也能够对不同页面置换算法的实际性能有直观的认识，从而有助于优化内存资源的利用。