操作系统页置换实验报告.docx

操作系统中的页置换是虚拟存储管理的关键部分，它处理由于内存空间有限而无法将所有进程的全部页面都装入物理内存的情况。在这个实验中，学生通过编写程序模拟了两种常见的页面置换算法：FIFO（先进先出）和LRU（最近最少使用）。 一、实验目的： 实验的主要目标是让学生理解虚拟存储技术的概念，特别是请求页式存储管理中的页面置换过程。通过模拟这两个算法，学生能够深入体会它们的工作原理和优缺点。 二、实验环境： 实验在MacOS 10.9操作系统上使用Xcode开发环境进行，这是一个通用的编程平台，支持多种编程语言，便于进行算法的实现和测试。 三、实验内容： 1. FIFO算法：FIFO算法遵循简单的原则，即每当需要替换一个页面时，会选择最早进入内存的页面。然而，这种算法存在Belady异常，即增加物理内存的大小反而可能导致更高的缺页率。 2. LRU算法：LRU算法则更复杂，它选择最近最久未使用的页面进行替换。这种算法通常能提供更好的性能，因为它更倾向于保留最近使用过的页面，假设这些页面未来可能再次被访问。 四、程序设计： 程序设计包括了全局变量的定义，如页帧数量（bsize）和进程请求次数（psize）。Page结构体用于存储页面编号和调入时间。程序还包括初始化内存和缓冲区，生成随机页面引用序列，以及检查内存中是否存在相同页面的过程。 五、运行流程： 程序提供了交互式的用户界面，允许用户生成随机序列，执行FIFO或LRU算法，并观察不同页帧数下的缺页率变化。随着页帧数的增加，两种算法的缺页率通常会下降。 六、页帧数比较： 通过比较不同数量的页帧，可以看到缺页率随着可用内存的增加而减少。这反映了增加物理内存对减少页面置换的直接影响。 七、源代码： 源代码位于`pageReplacement.c`文件中，包含了实现这两种算法的具体逻辑。 八、实验心得： 实验者发现LRU算法在大多数情况下表现优于FIFO，因为其考虑了页面的使用频率。同时，随着页帧数量的增加，两种算法的性能都有所提升，这反映了内存资源增加对于缓解页面置换问题的正面效果。 这个实验为学生提供了一个实践平台，让他们通过编程深入理解虚拟存储管理和页面置换算法的运作，有助于提高他们分析和解决问题的能力。