操作系统中的页面置换算法是管理内存资源的关键技术，特别是在虚拟存储器的环境中，它负责决定何时以及如何将页面从主存中移出以便为新的页面腾出空间。本实验报告主要探讨了三种常见的页面置换算法：先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）和最佳（OPT）置换算法。
1. **先进先出（FIFO）页面置换算法**：
FIFO算法是最简单的页面置换策略，它基于“先进先出”的原则，即最早进入内存的页面优先被替换出去。当一个新页面需要载入内存而没有空闲物理块时，FIFO会选择最早进入的页面进行替换，同时更新所有页面的计时器。然而，FIFO算法可能会导致Belady's异常，即增加物理内存反而可能导致缺页率增加。
2. **最近最久未使用（LRU）置换算法**：
LRU算法依据页面的使用历史来决定替换哪一个页面。它假设最近未被使用的页面在未来被使用的可能性较小。当需要替换页面时，LRU会选择最近最久未被访问的页面。实现LRU通常需要维护每个页面的访问时间信息，并在每次页面访问时更新这些信息。
3. **最佳（OPT）置换算法**：
OPT算法是一种理想化的页面置换策略，它总是能够预知未来，选择将来最长时间内不会被再次访问的页面进行替换，从而理论上达到最低的缺页率。在实际系统中，由于无法预测未来，所以无法直接实现OPT，但它可以作为其他算法性能评估的基准。
实验的目的在于让学生理解并掌握内存分页管理策略，熟悉不同的调页策略，以及学习各种存储分配算法的实现方法。实验内容包括设计虚拟存储区和内存工作区，通过模拟不同算法来比较它们的性能，特别是考察页面大小和内存容量对命中率的影响。实验流程包括输入页面走向，执行不同算法，然后输出结果。
源程序中使用C++编写了这三种算法的实现，包括输入页面序列，查找内存块中的页面，确定最近最长未使用的页面，以及计算页面离下次使用的时间间隔等功能。通过这样的实践操作，学生可以深入理解页面置换算法的工作原理和实际效果。
页面置换算法的选择对系统的整体性能至关重要，因为它直接影响到内存利用率和处理速度。FIFO算法简单但效率不高，LRU算法在实际应用中表现出较好的性能，而OPT算法则代表了理论上的最优解。通过这样的实验，可以帮助学生更好地理解和评估这些算法，并为优化操作系统内存管理提供基础。
