虚拟存储管理：探索页面置换算法与命中率实验

本资源主要探讨了存储管理中的页面置换算法在请求页式虚拟存储管理系统中的应用。实验的主要目标是让学生通过实践模拟，理解和掌握五种基本页面置换算法：最佳淘汰算法（Optimal）、先进先出（First-In-First-Out, FIFO）、最近最久未使用（Least Recently Used, LRU）、最不经常使用（Least Frequently Used, LFU）和最近未使用（Not-Recently Used, NUR）。这些算法用于解决内存不足时如何高效地管理和替换内存中的页面，以保持程序的运行。 实验的核心内容包括以下几个方面： 1. **实验目的**：通过模拟，理解虚拟存储技术的特点，掌握页面置换算法的原理和实现过程，以及它们之间的效率对比。 2. **实验内容**： - **最佳淘汰算法（OPT）**：这是一种理想化的算法，每次淘汰当前已知将来最长时间不会被使用的页面，但实际中难以实现，作为理论参考。 - **先进先出（FIFO）**：按照页面调入内存的顺序淘汰，简单但可能造成近期频繁访问的数据被替换掉。 - **最近最久未使用（LRU）**：优先淘汰最后一次访问时间最长的页面，是一种常用的页面替换策略，适合大部分情况。 - **最不经常使用（LFU）**：考虑页面访问频率，淘汰访问频率最低的页面，可能需要额外的数据结构来记录访问历史。 - **最近未使用（NUR）**：类似LRU，但更加关注最近的未使用情况。 3. **实验准备**：设计了一个包含320条指令的随机地址序列，模拟不同类型的指令访问模式，如顺序执行、均匀分布等。页面大小设定为1KB，用户内存和虚拟内存容量分别为4页至32页和32KB。 4. **转换为页地址流**：根据页面大小和用户内存布局，将指令序列映射到虚拟内存的不同页上。 5. **实验指导**：介绍了UNIX系统中的虚拟存储管理机制，强调了请求调页的概念，即当进程需要的页面不在内存时，系统会通过中断机制将其调入。 通过这个实验，学生能够深入理解页面置换算法在现代操作系统中的作用，评估不同策略对内存利用率和性能的影响。同时，他们也将练习程序设计技能，实现这些算法并分析结果。