操作系统(含课程设计),平时作业2021秋华工答案.docx

本文主要讨论的是操作系统中的页面置换算法，这是在处理内存管理问题时，特别是面对虚拟内存机制时的关键技术。页面置换算法模拟实验旨在帮助学生深入理解这些算法的工作原理。实验要求学生编写一个程序，该程序能够模拟三种不同的页面置换算法：最佳(Optimal)置换算法、先进先出(FIFO)页面置换算法和最近最少使用(LRU)置换算法。 1. **最佳置换算法**：这个算法的理想化策略是在需要置换页面时选择未来最长时间不会被访问的页面。虽然在实际中难以实现，但可以用来衡量其他算法的效率。在实验中，用户输入的页面访问序列被预先设定，程序会模拟找到未来最长时间不被需要的页面进行置换。 2. **先进先出(FIFO)页面置换算法**：是最简单的页面置换算法，按照页面进入内存的顺序进行淘汰，总是替换最早进入内存的页面。然而，这种方法容易导致Belady异常，即增加物理内存块反而增加缺页次数。实验中，只需维护一个页面队列和替换指针，即可实现FIFO算法。 3. **最近最少使用(LRU)置换算法**：根据页面的使用历史来决定淘汰哪个页面，最近最久未被访问的页面优先被替换。实验中，需要跟踪每个页面的使用间隔，以确定最久未使用的页面。 实验要求学生完成以下任务： - 设计思想和数据定义：明确数据结构如何表示内存状态和页面访问序列。 - 实现流程：描述每种算法的逻辑步骤。 - 源程序：编写C/C++代码实现这三种算法。 - 运行结果：观察并截图展示程序运行的结果，包括置换图和缺页率。 - 设计体会：总结编程过程中的思考和收获。 实验报告应包含所有这些内容，并且每个学生必须独立完成。提交的报告需要有数据定义、算法流程图、源代码（带注释）、运行结果截图以及个人体会。抄袭会被视为不合格。 通过这个实验，学生不仅能够理解页面置换算法的原理，还能通过实践提高编程能力，对比分析不同算法的性能，进一步掌握操作系统的内存管理概念。