请求调页存储管理模拟实训

1．假设每个页面中可存放10条指令，分配给作业的内存块数为4。 2．用C语言或C++语言模拟一个作业的执行过程，该作业共有320条指令，即它的地址空间为32页，目前它的所有页都还未调入内存。在模拟过程中，如果所访问的指令已在内存，则显示其物理地址，并转下一条指令。如果所访问的指令还未装入内存，则发生缺页，此时需记录缺页的次数，并将相应页调入内存。如果4个内存块均已装入该作业，则需进行页面置换，最后显示其物理地址，并转下一条指令。 在所有320指令执行完毕后，请计算并显示作业运行过程中发生的缺页率。 3．置换算法：请分别考虑最佳置换算法（OPT）、先进先出（FIFO）算法和最近最久未使用（LRU）算法。 请求调页存储管理是操作系统中虚拟内存管理的重要组成部分，它涉及到如何有效地利用有限的物理内存资源，以便在内存中执行含有大量数据和指令的大型程序。在这个模拟实训中，我们将探讨三种不同的页面置换算法：最佳置换算法（OPT）、先进先出（FIFO）算法和最近最久未使用（LRU）算法。 每个页面可以存储10条指令，而分配给作业的内存块数是4。这意味着作业的地址空间分为32页，总共有320条指令。在模拟开始时，所有页面都尚未调入内存。程序会根据指定的指令访问序列执行，如果访问的指令已经在内存中，就显示其物理地址并继续执行下一条指令。如果指令不在内存中，会发生缺页，此时需要记录缺页次数，并将该页调入内存。如果所有4个内存块都已经装满，就需要执行页面置换策略。 对于页面置换算法，我们有以下三种策略： 1. 最佳置换算法（OPT）：理论上的理想算法，每次选择未来最长时间内不会被访问的页面进行置换。然而，由于实际操作中无法预知未来的访问情况，所以这种算法无法直接实现，但它作为基准，用于评估其他算法的性能。 2. 先进先出（FIFO）算法：简单直观，总是淘汰最早进入内存的页面。在模拟中，可以通过增加访问标记来实现，标记值越大，页面在内存中的时间越长，当需要置换时，选择访问标记最大的页面。 3. 最近最久未使用（LRU）算法：基于过去访问频率，淘汰最近最久未使用的页面。在模拟中，每次页面被访问，其访问标记被置为负值，之后每次执行指令，所有页面的标记加1，置换时选择访问标记最大的页面，因为这代表了该页面是最久未被使用的。 在模拟过程中，指令的访问次序是随机生成的，遵循一定的比例规则：50%按顺序，25%在前面地址部分随机，25%在后面地址部分随机。这种方法旨在模拟更接近实际的执行模式。 实验的目的是让学生深入理解虚拟存储技术、请求调页系统的工作原理以及不同页面置换算法的实现和效率。通过编写C或C++代码模拟这些过程，学生可以亲手实践，观察不同算法下的缺页率，进而分析和比较各种算法的优劣。 请求调页存储管理模拟实训是一项有助于提升对操作系统内存管理理解的实践任务，通过实际操作，可以增强对虚拟存储技术、页面置换算法等概念的深入认识。