页面置换算法模拟实验报告.docx

【页面置换算法模拟实验报告】 本实验旨在通过模拟请求页式存储管理中的页面置换算法，帮助学生深入理解虚拟存储技术的特点以及各种页面置换算法的工作原理。实验内容包括设计虚拟存储区和内存工作区，以及使用FIFO（先进先出）和LRU（最近最久未使用）两种常见算法计算访问命中率。此外，实验还涉及NRU（最近最不经常使用）算法，以对比不同算法的性能。 实验中，首先通过`srand()`和`rand()`函数生成随机指令序列，模拟实际的程序执行过程。指令序列随后被转换成对应的页地址流，以便进行页面访问。实验代码中定义了数据结构如`PMT`用于记录每个页面的相关信息，包括页号、页框号、访问次数和访问时间。同时，使用链表数据结构`pfc_type`来表示页框的使用情况，分为空闲页头指针、忙页头指针和忙页尾指针。 在FIFO算法中，当内存满而需要替换页面时，会选择最早进入内存的页面进行淘汰。而LRU算法则更复杂，它依据页面的使用历史，淘汰最近最久未使用的页面。NRU算法则是在LRU的基础上稍作修改，考虑了页面使用频率，淘汰最近最不常使用的页面。 在主函数`main()`中，实验首先初始化随机数种子，然后生成指令流，再将指令流转换成页地址流。接下来，对于不同数量的内存块（从4到32），分别应用FIFO、LRU和NRU算法，计算并输出各自的命中率。命中率是衡量页面置换算法效率的重要指标，它反映了有效访问内存的比例，即没有发生页面替换的访问次数占总访问次数的比例。 在初始化函数`initialize`中，通常会进行一些准备工作，如设置初始页面状态、清零计数器等，以确保实验的准确性和可重复性。实验中，通过循环遍历不同的内存块数，对每种算法进行多次测试，可以观察到随着内存资源的增加，命中率通常会提高，因为更多的页面可以保留在内存中。 通过这个实验，学生不仅能够掌握虚拟存储技术的基本概念，还能对页面置换算法有直观的理解，有助于他们在实际系统设计和优化中做出更好的决策。同时，这个实验也提供了编写和调试代码的机会，锻炼了学生的编程能力。