虚拟存储管理实验：FIFO与LRU页面置换算法模拟

"该文档是一个关于操作系统实验的报告，主要关注页面置换算法的模拟，包括FIFO和LRU两种算法。实验目的是理解虚拟存储技术，特别是页面调度算法，并通过C语言编程实现页面置换过程的可视化。实验内容涉及创建虚页和实页的数据结构，统计缺页次数以计算命中率，以及在LRU算法中确定最近最久未用页面的方法。" 操作系统实验中的页面置换算法是虚拟存储管理的关键组成部分。在这个实验中，学生被要求使用C语言编写程序，模拟一个具有固定数量虚页和可变数量实页的进程。实验的焦点是请求页式虚拟内存管理，其中，当进程试图访问不在物理内存中的虚页时，会发生缺页中断。 1. FIFO（先进先出）页面置换算法：在这种算法中，当需要替换一个页面时，会选择最早进入内存的页面进行淘汰。在实验中，每个虚页都有一个时间戳，FIFO算法并不直接使用这个时间戳，但在LRU算法中它扮演了重要角色。 2. LRU（最近最久未用）页面置换算法：LRU算法选择最近最久未使用的页面进行替换。为了实现这一点，实验要求使用一个时间计数器`countime`，每次访问虚页时更新对应的时间戳。当需要选择一个页面进行替换时，选择时间戳最小（即最久未被访问）的页面。 实验中，学生需要设计数据结构来表示虚页和实页。虚页结构包含虚页号`pn`，实页号`pfn`（未装入时为-1），以及在LRU中用于记录访问时间的`time`字段。实页结构则包含虚页号`pn`，实页号`pfn`，以及一个指向下一个实页的指针`next`，形成链表以方便管理。 在实验过程中，通过统计20次虚页访问中的命中次数（即虚页已存在于内存中），可以计算出命中率。这需要一个计数器`count`，每当访问的虚页已装入内存，`count`就增加1。最后，命中率等于`count`除以20再乘以100%。 此外，实验还要求通过改变分配给进程的实页数，比较FIFO和LRU算法的性能，尤其是稳定性。这有助于理解不同页面置换策略在不同内存资源条件下的表现差异。 通过这个实验，学生不仅可以深入理解虚拟存储的工作原理，还能实践编程技能，模拟实际操作系统的页面管理行为，从而更好地掌握操作系统中的这一重要概念。