虚拟存储中页面调度算法的模拟实现 nupt

虚拟存储技术是现代操作系统中内存管理的关键组成部分，它允许程序使用超过实际物理内存大小的内存空间。本实验报告关注的是虚拟存储中页面调度算法的模拟实现，包括FIFO（先进先出）、LRU（最近最久未使用）以及OPT（最佳置换）这三种常见算法。 1. **最佳置换算法（OPT）**： 最佳置换算法是一种理想化的理论算法，它选择的是未来最长时间内不会被访问的页面进行替换。虽然现实中无法精确预测未来访问情况，但可以通过对比其他算法的性能来评估它们的优劣。在模拟实现中，需要考虑每个页面的未来访问预测，这在实际编程中是不可行的。 2. **FIFO算法（先进先出）**： FIFO是最简单的页面置换策略，它按照页面进入内存的顺序决定淘汰哪一个页面。当内存满时，最先进入的页面首先被替换。这种方法可能导致频繁的页面替换，特别是在存在经常被访问的页面时。在模拟实现中，可以维护一个按照调入顺序排列的页面队列，每当需要替换页面时，就选择队列头部的页面。 3. **LRU算法（最近最久未使用）**： LRU算法基于“最近的过去”可以预测“最近的未来”的原则，选择最近最久未使用的页面进行替换。在模拟中，需要为每个页面记录上次访问的时间戳，当需要替换页面时，选择时间戳最旧的页面。实现上，可以使用双向链表来表示内存中的页面，根据访问情况动态调整页面在链表中的位置。 在实验设计中，需要创建一个简单的用户交互界面，用户可以选择不同的页面调度算法，设置页面访问顺序、内存块数，并观察算法执行的结果，包括置换次数、缺页次数、缺页率等性能指标。使用MFC库可以方便地构建这种图形用户界面，并且可以进行界面美化，如添加背景图片，提高用户体验。 为了实现上述功能，程序需要包含以下几个模块： - **输入选择模块**：让用户选择输入方式（自动生成或手动输入），设置物理块数、页面总数，以及选择调度算法。 - **结果输出模块**：展示算法运行结果，包括置换次数、缺页率等统计信息，以及页面置换的过程。 - **数据结构**：包括表示页面序列、物理内存状态、页面访问时间等的数据结构。 - **算法实现**：针对FIFO、LRU和OPT算法编写对应的页面调度逻辑。 - **界面操作逻辑**：处理用户输入，触发相应的算法执行，并更新结果显示。 在实验过程中，通过对不同算法的模拟，可以直观地比较它们的性能差异，从而加深对虚拟存储机制的理解。LRU通常比FIFO有更好的性能，因为其更接近实际的页面访问模式，而OPT则是理论上的最优解，提供了一个性能上限的参考。通过这个实验，学生能够更好地掌握虚拟存储的工作原理，为后续的系统设计和优化打下坚实的基础。