操作系统实验：页面置换算法模拟

"淮海工学院计算机科学系的实验报告书，主要涉及操作系统原理课程中的虚拟存储器管理，特别是页面置换算法的模拟实验。实验旨在通过C语言编程模拟FIFO和LRU两种算法，理解虚拟存储技术的特点和页面调度算法。实验要求包括创建能展示置换过程和计算命中率的程序，以及比较不同实页数下两种算法的性能。" 实验内容详细说明： 1. **页面置换算法**： - FIFO（先进先出）算法：在缺页发生时，选择最早进入内存的页面进行替换。它简单易实现，但可能导致Belady's异常，即增加物理内存时反而增加缺页率。 - LRU（最近最久未使用）算法：选择最近最长时间没有被访问的页面进行替换，能更有效地预测未来访问模式，通常优于FIFO，但实现复杂。 2. **页面结构**： - 虚页结构包含虚页号`pn`，实页号`pfn`（未装入时为-1），以及在LRU中的访问时间`time`。 - 实页结构包含虚页号`pn`（表示当前存放的虚页），实页号`pfn`，以及用于链表链接的指针`next`。 3. **缺页次数统计**： - 统计器`count`记录访问虚页时的命中次数，如果虚页的`pfn`非-1，表示命中，`count`加1。 - 命中率计算公式：命中率 = `count` / 20 * 100%。 4. **LRU算法实现**： - 使用时间计数器`countime`，每次访问虚页时更新其访问时间。 - 当需要替换页面时，找到`time`值最小的虚页，即为最近最久未使用的页面。 5. **实验设计**： - 进程具有预设数量的虚页（如10个），访问序列可以随机生成或预先设定。 - 可通过改变分配的实页数（0-`n`-1）观察FIFO和LRU的性能差异。 6. **实验输出**： - 屏幕上显示置换过程的状态信息，包括每次访问、替换页面的决策及命中情况。 - 最终输出访问结束时的页面命中率。 通过这个实验，学生将深入理解虚拟存储的工作机制，尤其是页面置换策略的影响，同时提升C语言编程和问题解决能力。此外，实验还鼓励学生探究和比较不同页面调度策略对系统性能的影响，为优化系统内存管理提供理论基础。