实验二：虚拟存储器.zip

简介：
本实验通过模拟操作系统中的虚拟存储机制，探索页面置换算法（如FIFO、LRU）及其性能评价指标——缺页率，加深对虚拟内存管理的理解。 虚拟存储器是操作系统中的关键技术之一，它通过内存管理技术使程序能够在比实际物理内存更大的地址空间上运行。在我们进行的“实验二 虚拟存储器”中，我们将使用C++语言来理解和实现这一概念的相关机制，并依据详细的文档指导完成实验。 核心思想在于将内存分为两部分：主存（即物理内存在其中）和辅存（通常是硬盘）。由于程序可能远大于可用的主存大小，虚拟存储技术利用分页或分段方式，将逻辑地址空间划分为固定大小的块。这些数据块可以按需从辅存调入到主内存中使用，并在不需要时回写至辅存。 要实现这一模拟过程中的关键点包括： 1. **地址映射**：它是虚拟存储器的基础机制之一，涉及到了虚拟地址与物理地址之间的转换工作，通常由页表或段表来完成。实验需要建立这样的数据结构并编写相应的函数以支持地址的转换操作。 2. **页表管理**：设计一个包含有页面号、对应的物理帧号及状态位（如是否存在于主存中）等信息的数据结构，并提供必要的查询与修改方法，用于记录虚拟页和物理页之间的关联关系。 3. **缺页中断处理**：当试图访问的页面不在主内存时会产生这种中断。操作系统将执行特定算法选择一个现有的页面换出到辅存储器上，然后把需要的那个新调入使用；常见的策略包括LRU（最近最少使用的）和LFU（最不频繁使用的）。 4. **页错误处理**：在发生缺页中断后，系统会进行一系列操作来更新相关记录、检查权限等确保程序能够继续正确运行下去。 5. **内存管理与释放机制**：这包括为新进程分配所需空间及当进程结束时回收已用资源。可以使用智能指针或定制策略实现这一功能。 6. **并发控制和同步问题处理**：在多道作业系统环境下，多个任务可能会同时访问内存区域，因此需要采用互斥锁、信号量等机制来避免数据竞争与死锁情况的发生。 7. **缓存优化策略的实施**：为了提高性能表现，可以结合使用诸如LRU替换规则以提升缓存命中率从而减少不必要的I/O操作。 实验文件《实验二 虚拟存储器》提供了详细的步骤指导、预期结果以及评估标准等信息帮助我们完成这些知识点的学习与实践。通过这个过程，我们将能够深入理解虚拟内存的工作原理，并增强对操作系统内核级编程的理解和技能水平。