存储管理实验

【存储管理实验】是计算机科学领域中的一个重要实践环节，它主要关注如何有效地管理和利用有限的内存资源。实验目的是让学生深入理解存储管理方案，特别是虚拟内存的页面淘汰算法，包括最佳置换算法（OPT）、先进先出算法（FIFO）以及最近最少用算法（LRU）。 在请求页式存储管理中，程序的逻辑地址需要通过地址转换机制转换成物理地址。实验中，设计了一个模拟程序来演示这一过程。程序会生成一个指令地址流，这个流可以是人工指定的，也可以由随机数生成，确保包含不同类型的访问模式。页面尺寸通常设定为1K或2K，内存页表预先设置最大长度，并初始化。访问每个地址时，首先确定页号，然后检查页表，判断页面是否在主存。如果不在主存，但页表未满，就调入新页；若页表已满，则根据所选的页面淘汰算法（FIFO、OPT或LRU）淘汰一页并调入所需页。 页面淘汰算法比较： 1. **最佳置换算法（OPT）**：也称为最小缺页次数算法，理论上每次选择未来最远不再使用的页面进行淘汰，以达到最低的缺页次数。但在实际中，由于无法预知未来，所以无法实现。 2. **先进先出算法（FIFO）**：是最简单的页面淘汰策略，按照页面进入主存的顺序进行淘汰，即最旧的页面优先被淘汰。这种算法易于实现，但可能导致频繁的页面替换，因为“Belady's Anomaly”现象，即增加物理内存大小反而导致缺页次数增加。 3. **最近最少用算法（LRU）**：基于历史访问信息，淘汰最近最久未使用的页面。在大多数情况下，LRU表现出较好的性能，因为它假设最近被访问过的页面在未来更有可能再次被访问。 实验要求编写和调试这些算法的模拟程序，输出每个算法的页面置换变化图、缺页中断次数和缺页中断率，以便分析和比较它们的性能差异。提供的代码示例使用了Java编程语言，通过用户选择输入序列方式，然后根据输入的物理块数和页数运行模拟程序。 通过这个实验，学生能够结合高级语言（如Java）、数据结构和存储管理模型等多方面知识，实现和分析存储管理的算法，提升对虚拟内存管理和页面替换策略的理解。同时，实验结果可以帮助理解不同算法在实际应用中的表现，为优化内存使用提供依据。