操作系统-常用页面置换算法模拟实验-实验07 (2).pdf

操作系统中的页面置换算法是虚拟存储管理的关键组成部分，用于解决当物理内存不足，需要将已存在的页面替换出去以腾出空间给新请求的页面时的选择策略。在这个实验中，学生需要模拟实现并比较几种常见的页面置换算法，以理解它们的工作原理和效率。 实验目标在于让学生深入理解虚拟存储技术，尤其是请求页式存储管理中常见的页面置换算法，如第二次机会算法（Second Chance）、最近最少使用算法（LRU）、最不常用算法（NFU）、最近未使用算法（NRU）、时钟页面置换算法和老化算法（aging）。其中，LRU被认为是较为高效的算法，因为它基于页面的使用历史，淘汰那些最长时间未被使用的页面。而CLOCK算法则是一种LRU的简化实现，它通过访问位来近似LRU，对页面进行循环检查。 实验要求学生编写一个程序，选择至少两种页面置换算法，如LRU和CLOCK，对给定的页面访问序列进行模拟，并记录缺页中断次数。实验环境设定为4个页框和8个虚拟页面，输入是访问页面的序列，例如0, 1, 3, 2, 7, 1。 在LRU算法中，每当访问一个页面，都会将其移动到栈顶，表示最近被访问，栈底的页面是最久未访问的，因此当需要替换页面时，会淘汰栈底的页面。CLOCK算法则简单地为每个页面设置访问位，每次检查时，如果访问位为0则淘汰该页，如果为1则重置为0并给予再次驻留的机会。 实验报告应包括设计思路、数据定义、处理流程、源代码、运行结果分析以及个人体会。源代码示例给出了部分LRU和CLOCK算法的框架，但没有完整的实现。完整实现应包含对页面访问序列的处理，跟踪页面状态，以及根据所选算法执行页面替换的逻辑。 实验评估包括个人出勤和实验完成情况，以及指导教师和系部的评分。通过这样的实验，学生可以直观地感受不同页面置换算法在相同工作负载下的性能差异，进一步理解虚拟存储的工作机制，这对于理解和优化操作系统的性能至关重要。