本课程设计深入探讨了虚拟存储器及其三种页面置换算法:OPT、FIFO和LRU。通过理论分析与实验研究,编写了关于每种算法的性能评估报告,旨在优化内存管理策略。
### 实验目的
1. 了解虚拟存储器的基本原理及其实现方法。
2. 掌握几种页面置换算法。
### 实验内容
设计并模拟不同内外存调度算法下的页面置换过程,并计算缺页率。
### 实验原理
内存是计算机中极为重要的组成部分,所有运行的程序都需要通过内存来执行。当同时运行大量或大型程序时,可能会导致内存资源耗尽的问题。为解决这一问题,Windows操作系统使用了虚拟存储技术,即利用一部分硬盘空间作为额外的内存进行工作,在物理内存用完后自动调用这部分虚拟内存以缓解压力。
**虚拟存储器**是一种具有请求调入和置换功能的技术,它能够通过逻辑手段扩大实际可用的内存容量。该技术将部分外存模拟成内存在使用,并且对程序进出内存的方式加以管理,从而获得一个远超物理限制的有效内存空间,使得应用程序运行不再受限于硬件规格。
虚拟存储区的实际大小并不直接取决于物理主存的尺寸,而是由计算机地址结构及可用磁盘容量共同决定。在设置虚拟内存时主要关注两点:一是设定最小和最大值来确定其规模;二是选择哪个硬盘分区用于存放这部分数据。
#### 页面置换算法
1. **最佳置换算法(OPT)**:从理论上讲,在未来最长时间内不会再次被访问的页面应该被淘汰。
2. **先进先出替换算法(FIFO)**:按照进入内存的时间顺序,最早进来的页面将首先被淘汰至外部存储器。
3. **最近最少使用置换算法(LRU)**: 依据“近期不常使用的将来也不会频繁用到”的原则, 淘汰掉最长时间内未被访问的页。