虚拟存储器管理：页面置换算法模拟实验分析

"虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验" 本次实验主要关注的是虚拟存储管理中的页面置换算法，包括FIFO（先进先出）和LRU（最近最久未使用）两种策略。实验目的是通过模拟实际运行过程，帮助学生深入理解虚拟存储技术的工作原理以及这两种页面调度算法的差异。 实验涉及的知识点如下： 1. **虚拟存储器**：在物理内存有限的情况下，虚拟存储器通过将部分程序和数据存放在硬盘上，形成一个逻辑上的大内存空间，使得程序可以超过物理内存的限制运行。 2. **请求页式虚存管理**：这是一种动态调页策略，只有在访问的页面不在内存时，才产生缺页中断并调入页面。 3. **页面置换算法**： - **FIFO算法**：是最简单的页面置换算法，按照页面进入内存的顺序进行替换。当需要替换页面时，选择最早进入内存的页面进行淘汰。 - **LRU算法**：根据页面的历史使用情况来决定淘汰哪个页面。LRU认为最近使用过的页面在未来更可能被再次使用，因此淘汰最长时间未使用的页面。 4. **页面结构**：实验中使用结构体来表示虚页和实页，虚页结构包含虚页号pn、实页号pfn（未装入时为-1）和访问时间time（仅LRU算法使用）。实页结构包含虚页号pn、实页号pfn和指向下一个实页的指针next，用于构建链表。 5. **缺页次数统计**：实验中通过计数器count来记录命中次数，如果访问的虚页已在内存（pfn不为-1），则count加1，最终的命中率为count除以总访问次数的100%。 6. **LRU算法实现**：在LRU算法中，需要维护一个关于最近访问时间的信息。当需要确定最近最久未用的页面时，可以通过链表结构快速找到时间戳最旧的页面，即最久未使用的页面。 7. **实验设计**：实验要求使用C语言编写程序，模拟进程运行，随机生成或读取预定义的虚页访问序列。程序应能够显示置换过程的状态信息，并在结束时计算和输出页面命中率。此外，还需要比较不同数量的实页对两种算法性能的影响。 通过这个实验，学生可以亲身体验虚拟存储的工作流程，理解页面置换算法如何影响系统性能，并掌握如何利用C语言实现这些算法。实验结果的分析将有助于深化对虚拟存储机制的理解，特别是FIFO和LRU这两种常见算法的优劣。