页面调度实验报告.pdf

【页面调度】是操作系统管理内存资源的重要机制，特别是在页式虚拟存储系统中。该机制的主要目标是有效地利用有限的物理内存资源，确保程序能够正常运行。在本实验中，学生需要实现并比较几种常见的页面调度算法，以加深对页面调度思想的理解。 1. **先进先出调度算法 (FIFO)** FIFO 算法是最简单的页面调度策略，它按照页面进入内存的顺序决定淘汰哪个页面。当需要调入新的页面而内存已满时，最早进入内存的页面将被移除。实现时，所有页面按进入时间构成一个队列，每次淘汰队首页面。 2. **最近最少使用调度算法 (LRU)** LRU 算法基于局部性原则，认为最近被访问的页面在将来更可能被再次访问。因此，当需要淘汰页面时，选择最近最少使用的页面。每个页面都有一个记录其最近访问时间的数据结构，算法选择这个值最大的页面淘汰。 3. **最近最不常用调度算法 (LFU)** LFU 算法同样基于局部性，但更关注页面的使用频率。它保留最近经常使用的页面，淘汰访问次数最少的页面。每个页面都有一个计数器，记录访问次数，周期性地清零。 4. **SECOND 二次机会调度算法** SECOND 算法结合了 FIFO 和 LRU 的思想。当需要淘汰页面时，首先检查最旧的页面，如果它的访问标志 R（表示页面是否被访问过）为 0，则淘汰；如果 R 为 1，则重置 R 为 0，更新其时间戳，然后继续检查其他页面。 **缺页统计**是衡量页面调度算法性能的关键指标： - **缺页中断次数**：程序执行过程中因页面不在内存而引起的缺页中断的次数。 - **缺页中断率**：缺页中断次数除以总的页面引用次数，乘以100%。 - **缺页置换率**：调入新页时进行页面调度的次数除以总的页面引用次数，乘以100%。 在实验设计中，学生需要用 C++ 实现这些算法，并模拟运行过程。数据从文本文件中读取，内存通过队列结构表示，最多容纳3个页面。程序还需要计算缺页中断次数和缺页中断率，以及展示每次淘汰的页面号和总缺页次数。程序涉及四个类的设计：页面类、算法类、队列节点类和队列类。 通过完成这个实验，学生不仅能了解页面调度的基本概念，还能实践编程实现这些算法，提高问题解决能力和理解力。此外，教师会从工作态度、工作量、创新性、学术性和实用性等多个方面对学生的实验成果进行评估。