存储管理实验报告.doc

【存储管理实验报告】 实验报告涉及的是计算机操作系统中的存储管理部分，特别是虚拟存储技术的页面置换算法。实验目的是让学生深入理解虚拟存储的工作原理，通过模拟不同的页面置换算法，比较它们的效率和优缺点。 1. **虚拟存储技术**：虚拟存储技术允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间，通过将不常使用的页面交换到磁盘上的交换区，来有效地使用有限的内存资源。 2. **请求页式存储管理**：在这种管理方式中，不是一次性加载整个程序到内存，而是按需加载页面，当需要的页面不在内存时，会触发缺页中断，然后由操作系统负责将所需页面调入内存。 3. **页面置换算法**：这是虚拟存储的核心，决定了哪些页面应该被换出到磁盘以腾出内存空间给新页面。本实验涵盖了五种常见算法： - **OPT（Optimal Page Replacement Algorithm）**：最优页面置换算法，选择未来最长时间不再被访问的页面进行替换。由于难以预测未来的访问模式，实际中很难实现。 - **FIFO（First-In-First-Out）**：先进先出算法，简单地淘汰最早进入内存的页面。 - **LRU（Least Recently Used）**：最近最久未使用算法，淘汰最近最长时间未被访问的页面，通常通过访问时间记录实现。 - **LFU（Least Frequently Used）**：最少使用算法，淘汰在内存中访问次数最少的页面，通常使用计数器记录访问次数。 - **NUR（Not Recently Used）**：最近未使用算法，淘汰自上次访问以来时间最久的页面，通过访问位记录页面状态。 4. **实验设计**： - 编写函数来计算不同算法的命中率，命中率是衡量算法效率的重要指标，表示成功在内存中找到所需页面的比例。 - 生成指令序列模拟程序执行，包含三种类型的指令分布：顺序、前半部分均匀分布和后半部分均匀分布，以测试各种访问模式下的页面置换效果。 - 在不同内存容量下运行实验，观察页面置换算法的性能变化。 5. **实验步骤**： - 生成320条指令的随机序列，按照特定规则（50%顺序、25%前半部分分布、25%后半部分分布）生成地址。 - 将指令序列转化为页地址流，然后应用页面置换算法计算命中率。 - 分析不同算法在不同内存条件下的表现，比较它们的效率。 这个实验通过实践让学生直观感受虚拟存储的运作机制，加深对页面调度策略的理解，为优化操作系统内存管理提供理论基础。通过对比不同算法的优劣，学生能更好地把握内存资源的分配和管理。