操作系统原理实验.pdf

操作系统原理实验主要关注虚拟存储器的概念、工作原理和页面置换算法。虚拟存储器是一种通过将部分硬盘空间模拟为内存来扩展内存容量的技术，允许程序运行不受实际物理内存大小的限制。这一技术在Windows等现代操作系统中广泛应用，以解决内存不足的问题。 在页式虚拟存储系统中，程序被划分为固定大小的页，同时虚拟存储器也被分成相同大小的页。虚地址由虚页号和页内地址组成，通过页表进行地址转换。页表存放在主存中，包含虚页号、实页号和状态信息，如是否在内存中。当CPU试图访问不在主存中的页面时，会产生缺页中断，这时就需要页面置换算法来决定哪个页面应该被换出。 常见的页面置换算法包括： 1. **最佳置换算法 (OPT)**：选择未来最长时间内不会被访问的页面换出。 2. **先进先出置换算法 (FIFO)**：选择最早进入内存的页面换出。 3. **最近最久未使用置换算法 (LRU)**：选择最近最长时间未被访问的页面换出。 4. **时钟置换算法 (Clock)**：带有访问位的页面，检查访问位决定页面是否换出。 5. **最少使用置换算法 (LFU)**：选择最近使用频率最低的页面换出。 6. **随机置换算法 (S)**：随机选择一个页面进行换出。 实验步骤涉及定义页表结构、初始化页面引用序列，然后针对选定的页面置换算法编写程序，计算缺页次数和缺页率。实验代码示例中定义了内存页数、页面引用序列数以及各种置换算法的实现。 通过这样的实验，学生可以深入理解虚拟存储器的工作机制，掌握不同页面置换算法的性能差异，并能通过实践操作观察到这些算法如何影响系统的缺页率，从而提升对操作系统内存管理的理解。