实验二包含虚拟存储器相关文件。

简介：
虚拟存储器是操作系统中一个至关重要的概念，它代表一种内存管理技术，赋予程序运行于远大于实际物理内存容量的地址空间的能力。本实验“实验二 虚拟存储器”旨在通过C++语言，帮助我们深入理解并实践虚拟存储器的相关机制。该实验文件附带一份详尽的文档“实验二 虚拟存储器.doc”，它将逐步指导我们完成整个实验过程。虚拟存储器的核心在于将内存划分为两部分：主存，即物理内存，以及辅存，通常以硬盘的形式存在。鉴于主存容量的限制，而程序所需空间可能超出主存范围，因此虚拟存储器采用分页或分段等策略，将程序逻辑地址空间分割成固定大小的块，这些块可在需要时从辅存调入主存进行加载，当不再使用时则可以将其内容回写到辅存中，从而实现一种“虚拟”的大容量内存环境。在C++中模拟虚拟存储器的运行机制，我们需要重点关注以下几个关键知识点：1. **地址映射**：作为虚拟存储器的基础，地址映射涉及对虚拟地址与物理地址的转换过程。这一转换通常借助页表或段表来实现，其中每个表项包含物理地址信息以及若干控制位用于管理。在本次实验中，我们需要构建相应的结构体数据类型并设计实现地址转换函数。2. **页表机制**：页表是操作系统用于记录虚拟页与物理页之间对应关系的强大数据结构。我们需要设计一个灵活的页表类结构体，该类应包含页号、物理帧号、状态位（例如是否驻留在主存中）等关键字段，并提供相应的查询和修改方法以支持高效的管理。3. **缺页中断**：当程序尝试访问不在主存中的页面时会触发缺页中断的处理机制。此时操作系统会启动页替换算法来选择一个页面从辅存换出到主存中进行加载；随后将所需的页面调入主存。常见的页替换算法包括最近最少使用（LRU）和最不经常使用（LFU）等策略。我们需要实现这些替换算法并处理中断过程以确保系统的稳定运行。4. **页错误处理**：在发生缺页中断之后，操作系统会执行一系列的操作步骤,例如更新页表、进行权限检查等环节。为了保证程序的正确执行,实验中需要模拟这些操作流程,确保系统能够正确地处理页面访问请求和错误情况。5. **内存分配与释放**： 虚拟存储器还需要负责管理内存的动态分配和释放操作；这包括为新进程分配所需的内存空间,以及在进程结束时回收不再使用的内存资源 。在C++编程中,可以使用智能指针或者自定义的内存管理策略来实现这一功能模块 。6. **并发与同步**： 在多道程序系统中,多个进程可能会同时访问共享的内存资源,因此需要考虑并发控制和同步问题以避免数据竞争和死锁现象的发生 。可以使用互斥锁、信号量等同步机制来保障数据的完整性和一致性 。7. **缓存优化**：为了提升系统的性能表现, 虚拟存储器设计通常会结合缓存策略来优化I/O操作效率；例如LRU替换策略与缓存命中率密切相关 。在实验过程中,可以考虑如何优化缓存命中率,减少不必要的磁盘I/O操作 。该实验文档“实验二 虚拟存储器.doc”应详细阐述实验步骤、预期结果以及评估标准,为我们理解和实践上述各个知识点提供全面的指导依据；通过完成本实验,我们可以深入理解虚拟存储器的运作原理及其背后的技术细节,并显著提升对操作系统内存管理方面的理解和实际编程能力 。