操作系统-存储器管理-实验报告.docx

操作系统中的存储器管理是计算机系统核心功能之一，它负责有效地分配和管理有限的内存资源，以满足多个进程的运行需求。本实验报告主要探讨了两种常见的页面置换算法——LRU（最近最少使用）和CLOCK（时钟）/改进算法，并模拟了虚拟存储器的地址变换过程。 LRU算法是一种基于页面访问历史的置换策略，其基本思想是最近被访问过的页面在将来最有可能再次被访问。当内存满时，LRU会淘汰最近最久未使用的页面。实验中，通过一个动态数组`memBlock`来表示内存中的页面，每个元素包含页面编号`num`和访问计数`count`。在LRU算法的实现中，遍历所有页面，找出计数最大者并替换为新的页面，同时更新所有页面的计数。程序源码中，`for`循环遍历`memBlock`，比较并更新计数，找到未命中的页面进行替换，并输出当前内存状态。 CLOCK或其改进算法则使用一个带有标志位的循环列表，每次遍历时根据标志决定是否替换页面。虽然此报告未提供CLOCK算法的具体实现，但其基本原理是在循环列表中，只需检查标志位就可以确定待替换的页面，效率较高。 虚拟存储器的地址变换是现代操作系统中的关键机制，它结合了主存和辅存，使得可以运行比实际内存容量大的多的程序。地址变换通常包括页表查找和地址转换两个步骤。在实验中，需要设计数据结构模拟快表、页表以及地址变换寄存器，其中快表用于快速访问常用页面信息，页表记录了页面在内存或外存的位置。实验要求创建一个初始的页表信息文件，包含每块的状态、在内存和外存的起始地址等信息。在地址变换过程中，逻辑地址被拆分为页号和页内偏移，然后通过页表查找到对应的物理地址，若页面不在内存中，则触发缺页异常，可能涉及页面调入和页面置换操作。 在测试阶段，需要输入合法（页面在内存中）和非法（页面不在内存中）的访问序列，检查程序处理这些情况的正确性，确保地址变换算法及页面置换策略的准确性。此外，对错误处理能力的测试也至关重要，以确保系统在遇到异常情况时能正确响应。 这个实验报告详细介绍了存储器管理中的核心概念，包括LRU和CLOCK页面置换算法的实现，以及虚拟存储器的地址变换过程。通过编程实践，学生能够深入理解这些理论知识，并掌握其实际应用。