操作系统实验报告-理解线程和请求分页存储管理设计.docx

操作系统实验报告旨在深入理解线程和请求分页存储管理，这两个概念是计算机系统中的核心组成部分。线程是操作系统中执行的基本单元，它在一个进程的上下文中运行，共享进程的资源，如内存空间。请求分页存储管理是现代操作系统中解决主存与辅存之间数据交换的策略。 线程允许并发执行任务，提高处理器利用率。它们可以并行或并发地执行，减少了上下文切换的时间开销，因为切换线程不需要复制整个进程的上下文。线程间的通信也更为高效，共享内存区域可以直接读写。在多核处理器系统中，线程并行执行能充分利用硬件资源，提高系统性能。 请求分页存储管理系统则解决了内存有限而程序可能超过内存容量的问题。分页是将内存划分为固定大小的块，称为页；同样，程序的地址空间也被分割成同样大小的页。当程序执行时，不是一次性加载所有页到内存，而是按需请求加载（请求分页）。如果要访问的虚页不在内存中，会发生缺页中断，操作系统会根据预设的页面替换算法（如FIFO先进先出或LRU最近最少使用）选择一个页面替换出去，然后将所需页面从磁盘载入内存。 在实验报告中，生成了一个包含320条指令的随机地址序列，模拟了程序执行过程。地址序列被用来查找对应的虚页，并通过查找实页确定是否命中。若虚页不在内存中（缺页），FIFO算法会替换最早进入内存的页面，而LRU算法则替换最长时间未被访问的页面。在实现LRU时，可以使用队列结构，其中队头的页面是最久未使用的，队尾是最近进入的。 实验程序包含了两个关键部分：源代码实现和结果计算。源代码中定义了最大页面数（MAXPAGE），并使用数组page存储当前在内存中的页面。函数exist()用于检查给定的虚拟页号是否存在于内存中。缺页处理部分，根据FIFO和LRU算法进行不同的操作，包括页面替换和更新权值（LRU情况下，命中的页面权值置0，未命中的页面权值加一）。通过计算未命中次数与总指令数的比例，得出命中率，从而评估页面替换策略的效果。 通过这个实验，学生能够亲身体验和理解线程的执行流程以及请求分页存储管理的工作原理，为后续深入学习操作系统、并发控制和内存管理等高级主题奠定了基础。同时，对FIFO和LRU算法的实际应用有了直观的认识，有助于提升问题解决和编程技能。