计算机操作系统页面置换算法_2014961712剖析
理解操作系统中的虚拟内存和页面置换算法
理解操作系统中的虚拟内存和页面置换算法虚拟内存是现代操作系统中的重要概念，它扩展了计算机的内存容量，允许运行更多的程序和处理更大的数据量。
虚拟内存通过将物理内存与磁盘上的某个存储区域进行映射，使得计算机能够在不使用全部物理内存的情况下运行更多的程序。
具体来说，操作系统将物理内存划分为大小相等的页面（page），同时将磁盘上的一部分空间划分为大小相等的页面框（page frame）。
每个页面框对应一个物理内存页面，而每个页面则对应一段虚拟内存空间。
当程序需要使用某个虚拟内存地址时，操作系统会将其映射到一个物理内存页面上。
如果所需页面已经在物理内存中，则直接访问该物理页面；如果所需页面不在内存中，则操作系统会选择一个页面进行置换，将其放入磁盘上的页面框中，然后将所需页面从磁盘加载到物理内存中。
页面置换算法是一种选择页面进行置换的策略。
常见的页面置换算法包括最佳置换算法（OPT）、先进先出算法（FIFO）、最近最少使用算法（LRU）等。
最佳置换算法是一种理想情况下的算法，即在置换页面时选择未来最长时间不再使用的页面进行置换。
然而，最佳置换算法需要未来的信息，因此在实际应用中很难实现。
FIFO算法则是一种最简单的页面置换算法，它选择最早被加载到物理内存的页面进行置换。
LRU算法是一种较为常用的页面置换算法，它根据页面的最近访问时间来选择置换页面。
页面置换算法的选择会影响系统的性能。
最佳置换算法理论上具有最佳的置换效果，但是在实际情况下很难实现。
FIFO算法简单易实现，但是无法适应程序运行时的不同访问模式。
LRU算法则考虑了最近访问时间，可以适应不同的访问模式，但是其实现相对复杂。
因此，选择合适的页面置换算法需要根据具体应用场景进行权衡和选择。
虚拟内存和页面置换算法为计算机的运行提供了更大的灵活性和效率。
它们通过将磁盘空间用作扩展内存，使得计算机能够处理更多的数据和运行更多的程序。
通过页面置换算法，操作系统可以根据程序的访问模式动态地调整物理内存的使用，提高系统的性能和响应速度。
页面置换算法实验报告实验心得
页面置换算法实验报告实验心得
页面置换算法是操作系统中用来管理内存的一种重要算法。
在本次实验中，我们通过模拟内存的分配和释放过程，探索了三种典型的页面置换算法：FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）和OPT（最优置换）。
在实验过程中，我发现FIFO算法虽然简单易懂，但容易产生“抖动”现象，即容易出现频繁的页面置换，导致系统效率低下。
LRU算法则能够有效避免抖动现象，但需要记录每个页面最近一次的使用时间，算法实现较为复杂。
OPT算法是一种理论上的最优算法，但由于需要预测未来的页面使用情况，实际中难以实现。
通过对三种算法的实验数据分析，我发现在不同的内存使用情况下，不同的页面置换算法表现也不同。
例如在内存使用较少的情况下，FIFO算法的效率可能会更高，但在内存使用较多的情况下，LRU算法则能够更好地发挥作用。
因此，在实际应用中，需要根据实际情况选择合适的页面置换算法。
总之，本次页面置换算法的实验让我更加深入地了解了操作系统中内存管理的相关知识，也加深了我对算法选择的理解和实际应用的思考。
操作系统-页面置换算法
操作系统-页面置换算法操作系统页面置换算法在操作系统中，页面置换算法是一项至关重要的技术，它主要用于管理内存中的页面，当内存空间不足时，决定哪些页面应该被替换出去，为新的页面腾出空间。
这一过程对于系统的性能和效率有着直接的影响。
想象一下，内存就像是一个有限大小的书架，而页面就像是一本本书。
当书架已经满了，但我们还想放入新的书时，就必须要把一些书拿出来，为新书腾出位置。
页面置换算法就是决定拿哪本书出来的规则。
常见的页面置换算法有多种，下面我们来详细了解一下。
首先是先进先出（FIFO）算法。
它的原理就像排队一样，先进入内存的页面先被替换出去。
这种算法实现起来比较简单，但可能会出现一种叫做“Belady 异常”的现象，即增加分配给进程的物理块数量时，反而可能会导致缺页率增加。
这是因为可能先进入的页面是经常被使用的，而后面进来的是不常使用的，这样就容易造成错误的替换。
接下来是最近最久未使用（LRU）算法。
它的思路是把最近一段时间内最久没有被使用的页面替换出去。
这种算法的性能通常比较好，因为它更能反映页面的实际使用情况。
但它的实现相对复杂，需要额外的硬件支持或者通过软件来模拟实现。
然后是最近未使用（NRU）算法。
这个算法会把页面分为四类：未被访问且未被修改、未被访问但已被修改、已被访问但未被修改、已被访问且已被修改。
然后根据这些分类来选择替换的页面。
它的优点是实现相对简单，但可能不如 LRU 算法那么精确。
还有一种叫做时钟（Clock）算法，也称为第二次机会算法。
它把所有的页面组成一个环形链表，通过一个指针来遍历。
当需要替换页面时，如果页面的访问位是 0 ，则直接替换；如果是 1 ，则将其访问位置为 0 ，然后指针继续移动，直到找到访问位为 0 的页面。
除了以上这些，还有最优（OPT）算法。
这是一种理想的算法，它会选择未来最长时间内不会被使用的页面进行替换。
但由于它需要预先知道未来的页面访问情况，所以在实际中是无法实现的，通常只是用来作为评估其他算法性能的标准。
页置换算法
页置换算法页面置换算法是操作系统中的一种重要算法，它负责管理计算机的内存使用情况。
在计算机的内存中，有限的空间需要动态的分配给不同的程序，因此我们需要一种好的策略来管理内存的使用情况。
页面置换算法是指当计算机中的内存空间不足时，操作系统通过选定一部分内存页并将其从内存中替换出去。
在这个过程中，系统需要确定哪些页面应该被保留在内存中，哪些应该被置换出去，以最大限度地利用计算机的内存资源。
最常见的页面置换算法包括FIFO(先进先出)算法、LRU(最近未使用)算法、OPT(最佳置换)算法等。
FIFO算法的思想非常简单，就是按照页面调入到内存的先后顺序，将最先调入的页面置换出去。
这种算法的优点是简单易实现，但是由于没有考虑页面使用的频率，因此可能会出现置换出来的页面又马上要被调入内存的情况，造成系统不断的置换，效率较低。
LRU算法则是根据页面最近一次被访问的时间来置换页面，即选择最久未被使用的页面进行置换。
由于考虑了页面的使用情况，LRU算法比FIFO算法更为优秀，但是实现上比FIFO要复杂一些。
OPT算法是一种理论上最优的页面置换算法，它可以在所有置换算法中取得最佳的性能，但是由于它需要提前知道程序页面访问顺序，因此在实际应用中难以实现。
除了上述几种页面置换算法外，还有一些改进算法如LFU(最近最少使用)算法和Clock算法等。
这些算法从不同角度出发，考虑不同的因素进行页面置换，因此在具体应用场景中，根据不同的需求和系统特性，可以选择最合适的置换算法。
总之，页面置换算法是操作系统中非常重要的一部分，它决定了计算机内存的使用效率和系统的性能表现。
因此，在选择页面置换算法时不仅要考虑算法的实现难度和性能，还需要结合具体系统特性和应用场景来综合考虑，以达到最优的效果。
操作系统页面置换算法
实验指导一、虚拟存储系统UNIX中，为了提高内存利用率，提供了内外存进程对换机制；内存空间的分配和回收均以页为单位进行；一个进程只需将其一部分（段或页）调入内存便可运行；还支持请求调页的存储管理方式。
当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时，发现其所在页面不在内存，就立即提出请求（向CPU发出缺中断），由系统将其所需页面调入内存。
这种页面调入方式叫请求调页。
为实现请求调页，核心配置了四种数据结构：页表、页框号、访问位、修改位、有效位、保护位等。
二、页面置换算法当CPU接收到缺页中断信号，中断处理程序先保存现场，分析中断原因，转入缺页中断处理程序。
该程序通过查找页表，得到该页所在外存的物理块号。
如果此时内存未满，能容纳新页，则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存，然后修改页表。
如果内存已满，则须按某种置换算法从内存中选出一页准备换出，是否重新写盘由页表的修改位决定，然后将缺页调入，修改页表。
利用修改后的页表，去形成所要访问数据的物理地址，再去访问内存数据。
整个页面的调入过程对用户是透明的。
2Q LRU-k LRU-2常用的页面置换算法有1、最佳置换算法（Optimal）2、先进先出法（Fisrt In First Out）3、最近最久未使用（Least Recently Used）4、最不经常使用法（Least Frequently Used）5、最近未使用法（No Used Recently）三、参考程序：#define TRUE 1#define FALSE 0#define INVALID -1#define NULL 0#define total_instruction 320 /*指令流长*/#define total_vp 32 /*虚页长*/#define clear_period 50 /*清0周期*/typedef struct /*页面结构*/{int pn,pfn,counter,time;}pl_type;pl_type pl[total_vp]; /*页面结构数组*/struct pfc_struct{ /*页面控制结构*/int pn,pfn;struct pfc_struct *next;};typedef struct pfc_struct pfc_type;pfc_type pfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;int diseffect, a[total_instruction];int page[total_instruction], offset[total_instruction];int initialize(int);int FIFO(int);int LRU(int);int LFU(int);int NUR(int);int OPT(int);int main( ){int s,i,j;srand(10*getpid()); /*由于每次运行时进程号不同，故可用来作为初始化随机数队列的“种子”*/s=(float)319*rand( )/32767/32767/2+1; //for(i=0;i<total_instruction;i+=4) /*产生指令队列*/{if(s<0||s>319){printf("When i==%d,Error,s==%d\n",i,s);exit(0);}a[i]=s; /*任选一指令访问点m*/a[i+1]=a[i]+1; /*顺序执行一条指令*/a[i+2]=(float)a[i]*rand( )/32767/32767/2; /*执行前地址指令m' */a[i+3]=a[i+2]+1; /*顺序执行一条指令*/s=(float)(318-a[i+2])*rand( )/32767/32767/2+a[i+2]+2;if((a[i+2]>318)||(s>319))printf("a[%d+2],a number which is :%d and s==%d\n",i,a[i+2],s);}for (i=0;i<total_instruction;i++) /*将指令序列变换成页地址流*/{page[i]=a[i]/10;offset[i]=a[i]%10;}for(i=4;i<=32;i++) /*用户内存工作区从4个页面到32个页面*/{printf("---%2d page frames---\n",i);FIFO(i);LRU(i);LFU(i);NUR(i);OPT(i);}return 0;}int initialize(total_pf) /*初始化相关数据结构*/int total_pf; /*用户进程的内存页面数*/{int i;diseffect=0;for(i=0;i<total_vp;i++){pl[i].pn=i;pl[i].pfn=INVALID; /*置页面控制结构中的页号，页面为空*/ pl[i].counter=0;pl[i].time=-1; /*页面控制结构中的访问次数为0，时间为-1*/ }for(i=0;i<total_pf-1;i++){pfc[i].next=&pfc[i+1];pfc[i].pfn=i;} /*建立pfc[i-1]和pfc[i]之间的链接*/pfc[total_pf-1].next=NULL;pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1;freepf_head=&pfc[0]; /*空页面队列的头指针为pfc[0]*/return 0;}int FIFO(total_pf) /*先进先出算法*/int total_pf; /*用户进程的内存页面数*/{int i,j;pfc_type *p;initialize(total_pf); /*初始化相关页面控制用数据结构*/busypf_head=busypf_tail=NULL; /*忙页面队列头，队列尾链接*/ for(i=0;i<total_instruction;i++){if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/{diseffect+=1; /*失效次数*/if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/{p=busypf_head->next;pl[busypf_head->pn].pfn=INVALID;freepf_head=busypf_head; /*释放忙页面队列的第一个页面*/freepf_head->next=NULL;busypf_head=p;}p=freepf_head->next; /*按FIFO方式调新页面入内存页面*/ freepf_head->next=NULL;freepf_head->pn=page[i];pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;if(busypf_tail==NULL)busypf_head=busypf_tail=freepf_head;else{busypf_tail->next=freepf_head; /*free页面减少一个*/busypf_tail=freepf_head;}freepf_head=p;}}printf("FIFO:%6.4f\n",1-(float)diseffect/320);return 0;}int LRU (total_pf) /*最近最久未使用算法*/int total_pf;{int min,minj,i,j,present_time;initialize(total_pf);present_time=0;for(i=0;i<total_instruction;i++){if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/{diseffect++;if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/{min=32767;for(j=0;j<total_vp;j++) /*找出time的最小值*/if(min>pl[j].time&&pl[j].pfn!=INVALID){min=pl[j].time;minj=j;}freepf_head=&pfc[pl[minj].pfn]; //腾出一个单元pl[minj].pfn=INVALID;pl[minj].time=-1;freepf_head->next=NULL;}pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; //有空闲页面,改为有效pl[page[i]].time=present_time;freepf_head=freepf_head->next; //减少一个free 页面}elsepl[page[i]].time=present_time; //命中则增加该单元的访问次数present_time++;}printf("LRU:%6.4f\n",1-(float)diseffect/320);return 0;}int NUR(total_pf) /*最近未使用算法*/int total_pf;{ int i,j,dp,cont_flag,old_dp;pfc_type *t;initialize(total_pf);dp=0;for(i=0;i<total_instruction;i++){ if (pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/{diseffect++;if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/{ cont_flag=TRUE;old_dp=dp;while(cont_flag)if(pl[dp].counter==0&&pl[dp].pfn!=INVALID)cont_flag=FALSE;else{dp++;if(dp==total_vp)dp=0;if(dp==old_dp)for(j=0;j<total_vp;j++)pl[j].counter=0;}freepf_head=&pfc[pl[dp].pfn];pl[dp].pfn=INVALID;freepf_head->next=NULL;}pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;freepf_head=freepf_head->next;}elsepl[page[i]].counter=1;if(i%clear_period==0)for(j=0;j<total_vp;j++)pl[j].counter=0;}printf("NUR:%6.4f\n",1-(float)diseffect/320);return 0;}int OPT(total_pf) /*最佳置换算法*/int total_pf;{int i,j, max,maxpage,d,dist[total_vp];pfc_type *t;initialize(total_pf);for(i=0;i<total_instruction;i++){ //printf("In OPT for1,i=%d\n",i); //i=86;i=176;206;250;220,221;192,193,194;258;274,275,276,277,278; if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/{diseffect++;if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/{for(j=0;j<total_vp;j++)if(pl[j].pfn!=INVALID) dist[j]=32767; /* 最大"距离" */else dist[j]=0;d=1;for(j=i+1;j<total_instruction;j++){if(pl[page[j]].pfn!=INVALID)dist[page[j]]=d;d++;}max=-1;for(j=0;j<total_vp;j++)if(max<dist[j]){max=dist[j];maxpage=j;}freepf_head=&pfc[pl[maxpage].pfn];freepf_head->next=NULL;pl[maxpage].pfn=INVALID;}pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;freepf_head=freepf_head->next;}}printf("OPT:%6.4f\n",1-(float)diseffect/320);return 0;}int LFU(total_pf) /*最不经常使用置换法*/int total_pf;{int i,j,min,minpage;pfc_type *t;initialize(total_pf);for(i=0;i<total_instruction;i++){ if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/{ diseffect++;if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/{ min=32767;for(j=0;j<total_vp;j++){if(min>pl[j].counter&&pl[j].pfn!=INVALID){min=pl[j].counter;minpage=j;}pl[j].counter=0;}freepf_head=&pfc[pl[minpage].pfn];pl[minpage].pfn=INVALID;freepf_head->next=NULL;}pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; //有空闲页面,改为有效pl[page[i]].counter++;freepf_head=freepf_head->next; //减少一个free 页面}elsepl[page[i]].counter++;}printf("LFU:%6.4f\n",1-(float)diseffect/320);return 0;}四、运行结果4 page framsFIFO: 0.7312LRU: 0.7094LFU: 0.5531NUR: 0.7688OPT: 0.97505 page frams…………五、分析1、从几种算法的命中率看，OPT最高，其次为NUR相对较高，而FIFO与LRU相差无几，最低的是LFU。
页面置换算法原理
页面置换算法原理
页面置换算法是计算机中一种重要的内存管理策略，其作用是帮
助计算机更好地管理内存资源，提高系统运行效率。
页面置换算法的
设计原理是基于计算机内存分页的概念，将内存按照大小固定的块进
行划分，每个块称为一页，每一页具有唯一的标识符。
当系统需要加
载一个进程时，会将该进程的所有页加载到内存中，这些页所占用的
内存空间称为物理内存。
然而，物理内存有限，当要加载的进程的页
数大于内存可用的页数时，就需要采取一些策略来选择哪些页要保留
在内存中，哪些页应该被置换出去，以腾出内存空间给新的页。
页面置换算法的基本思想是，根据页面的使用情况和重要性，对
页面进行排序和选择，从而实现更加有效地利用内存资源。
常见的页
面置换算法包括FIFO(先进先出)、LRU(最近最少使用)、LFU(最少使用)等。
这些算法的选择基于系统性能和负载的不同需求。
FIFO算法是最简单的页面置换算法之一，它以最先进入内存的页
面为第一个置换出去的页面。
但是，由于它不能考虑页面的使用情况，导致一些重要的页面被置换出去，影响了系统运行效率。
LRU算法是一种更加智能的页面置换算法，它基于历史信息来预测页面将来的使用
情况，选择最近最少使用的页面进行置换。
LFU算法则是根据页面使用频率进行置换，降低了进程的错误率，提高了系统的性能。
总之，页面置换算法在计算机内存管理中扮演着重要的角色，对
于计算机系统的稳定性和性能起到了至关重要的作用。
了解不同的页
面置换算法的原理和特点，有助于优化系统性能和内存使用效率，提高计算机的运行速度和响应能力。
常见的页面置换算法
常见的页面置换算法1.概述页面置换算法是操作系统中用于管理内存的一种算法，其目的是确保可用内存的最大化并实现对内存的高效使用。
在操作系统中，当进程所需的内存空间超出了可用的物理内存空间时，操作系统就需要从主存中选择一些页面腾出空间来装载进程所需的页面。
这就需要使用页面置换算法。
2.常见的页面置换算法2.1最优页面置换算法(OPT)最优页面置换算法是一种理论上的置换算法。
它的核心思想是通过计算进程未来访问各个页面的时间和距离，来推断出离当前时间最久的页面。
这种算法的优点是能够保证页面置换的最优性，但是它需要预先知道进程未来所有的页面调度情况，这在实际应用中是不可行的。
2.2先进先出(FIFO)置换算法先进先出置换算法是一种很简单的置换算法，它选取主存中驻留时间最长的页面作为替换目标。
优点是实现简单，但是缺点是可能会引发置换震荡问题。
2.3最近最久未使用算法(LRU)最近最久未使用算法是一种比较常用的页面置换算法，其核心思想是将驻留时间久且最近一次使用时间早的页面视为需要置换的页面。
相对于FIFO算法，LRU算法能够保证更高的页面命中率和更小的置换次数。
2.4时钟置换算法(Clock)时钟置换算法是一种改进型的FIFO算法。
该算法使用一个环形队列来存储主存中的页面位置信息。
当需要置换页面时，指针先指向队列首位置，遍历队列并且在第一遍扫描时，将页框的访问位ACC设置为0。
第一遍扫描结束后，如果有页面的ACC位为0，就将其替换出去。
如果找不到未访问页面，指针再回到队列首位置，以此类推，直到找到为止。
3.总结以上所述的几种页面置换算法是操作系统中常见的算法。
它们各有优点和缺点，在实际应用中，需要根据实际情况进行选择。
在选择算法后，还需要对其进行适当的调整，以满足实际需求。
操作系统学习笔记（五）页面置换算法
操作系统学习笔记（五）页⾯置换算法操作系统将内存按照页的进⾏管理，在需要的时候才把进程相应的部分调⼊内存。
当产⽣缺页中断时，需要选择⼀个页⾯写⼊。
如果要换出的页⾯在内存中被修改过，变成了“脏”页⾯，那就需要先写会到磁盘。
页⾯置换算法，就是要选出最合适的⼀个页⾯，使得置换的效率最⾼。
页⾯置换算法有很多，简单介绍⼏个，重点介绍⽐较重要的LRU及其实现算法。
⼀、最优页⾯置换算法最理想的状态下，我们给页⾯做个标记，挑选⼀个最远才会被再次⽤到的页⾯。
当然，这样的算法不可能实现，因为不确定⼀个页⾯在何时会被⽤到。
⼆、最近未使⽤页⾯置换算法（NRU）系统为每⼀个页⾯设置两个标志位：当页⾯被访问时设置R位，当页⾯（修改）被写⼊时设置M位。
当发⽣缺页中断时，OS检查所有的页⾯，并根据它们当前的R和M位的值，分为四类：（1）！R&！M（2）！R&M（3）R&！M（4）R&M编号越⼩的类，越被优先换出。
即在最近的⼀个时钟滴答内，淘汰⼀个没有被访问但是已经被修改的页⾯，⽐淘汰⼀个被频繁使⽤但是“clean”的页⾯要好。
三、先进先出页⾯置换算法（FIFO）及其改进这种算法的思想和队列是⼀样的，OS维护⼀个当前在内存中的所有页⾯的链表，最新进⼊的页⾯在尾部，最久的在头部，每当发⽣缺页中断，就替换掉表头的页⾯并且把新调⼊的页⾯加⼊到链表末尾。
这个算法的问题，显然是太过于“公正了”，没有考虑到实际的页⾯使⽤频率。
⼀种合理的改进，称为第⼆次机会算法。
即给每个页⾯增加⼀个R位，每次先从链表头开始查找，如果R置位，清除R位并且把该页⾯节点放到链表结尾；如果R是0，那么就是⼜⽼⼜没⽤到，替换掉。
四、时钟页⾯置换算法（clock）这种算法只是模型像时钟，其实就是⼀个环形链表的第⼆次机会算法，表针指向最⽼的页⾯。
缺页中断时，执⾏相同的操作，包括检查R位等。
五、最近最少使⽤页⾯置换算法（LRU）缺页中断发⽣时，置换未使⽤时间最长的页⾯，称为LRU（least recently used）。
页面置换算法
操作io.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define INVALID -1 #define NUL 0 #define total_instruction 320 /指令流长/ #define total_vp 32 /虚页长/ #define clear_period 50 /清零周期/ typedef struct{ /页面结构/ int pn,pfn,counter,time;
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LRU算法是与每个页面最后使用的时间有关的。当必须置换一个页面时，LRU算法选择过去一段时间里最久未 被使用的页面。
LRU算法是经常采用的页面置换算法，并被认为是相当好的，但是存在如何实现它的问题。LRU算法需要实际 硬件的支持。其问题是怎么确定最后使用时间的顺序，对此有两种可行的办法：
1.计数器。最简单的情况是使每个页表项对应一个使用时间字段，并给CPU增加一个逻辑时钟或计数器。每 次存储访问，该时钟都加1。每当访问一个页面时，时钟寄存器的内容就被复制到相应页表项的使用时间字段中。 这样我们就可以始终保留着每个页面最后访问的“时间”。在置换页面时，选择该时间值最小的页面。这样 做， 不仅要查页表，而且当页表改变时（因CPU调度）要 维护这个页表中的时间，还要考虑到时钟值溢出的问 题。
常见的置换算法
先进先出置换算法 （FIFO）
最佳置换算法 （OPT）
最近最久未使用 （LRU）算法
这是一种理想情况下的页面置换算法，但实际上是不可能实现的。该算法的基本思想是：发生缺页时，有些 页面在内存中，其中有一页将很快被访问（也包含紧接着的下一条指令的那页），而其他页面则可能要到10、 100或者1000条指令后才会被访问，每个页面都可 以用在该页面首次被访问前所要执行的指令数进行标记。最佳 页面置换算法只是简单地规定：标记最大的页应该被置换。这个算法唯一的一个问题就是它无法实现。当缺页发 生时，操作系统无法知道各个页面下一次是在什么时候被访问。虽然这个算法不可能实现，但是最佳页面置换算 法可以用于对可实现算法的性能进行衡量比较。
操作系统中的虚拟内存与页面置换算法
操作系统中的虚拟内存与页面置换算法操作系统是计算机系统中最核心的组成部分之一，负责管理和协调计算机系统的各种资源。
虚拟内存和页面置换算法是操作系统中的重要概念和技术，用于提高系统的性能和资源利用率。
本文将详细介绍操作系统中的虚拟内存和页面置换算法的原理及其应用。
一、虚拟内存的概念和原理虚拟内存是一种操作系统技术，它可以扩展计算机的实际物理内存大小，使得应用程序能够访问比实际物理内存更大的虚拟地址空间。
虚拟内存的实现原理是将进程的虚拟地址空间映射到物理内存或磁盘上，实现了从逻辑地址到物理地址的转换。
虚拟内存的主要功能包括内存保护、内存共享和内存扩充。
通过内存保护，操作系统可以为每个进程分配独立的虚拟地址空间，防止不同进程之间的内存相互干扰；通过内存共享，操作系统可以将相同的虚拟页面映射到不同的进程，实现进程间的数据共享；通过内存扩充，操作系统可以将虚拟内存中的部分内容映射到磁盘上，从而将物理内存中的数据暂时存储在磁盘上，释放出更多的物理内存供其他进程使用。
二、页面置换算法的概念和分类页面置换算法是虚拟内存管理中的核心算法，用于根据内存访问的特点和目标来选择被置换出去的页面，以便为新的页面腾出空间。
常用的页面置换算法有FIFO（First In First Out）、LRU（Least Recently Used）、LFU（Least Frequently Used）和OPT（Optimal）等。
FIFO算法是最简单的页面置换算法，它按照页面进入内存的顺序选择被置换出去的页面。
尽管FIFO算法实现简单，但是由于没有考虑到页面的使用频率和重要性，可能会导致被频繁访问的页面被置换出去，降低系统的性能。
LRU算法是最常用的页面置换算法之一，它根据页面最近的访问时间来选择被置换出去的页面。
LRU算法认为，最长时间没有被访问的页面很可能在未来也不会被访问，因此选择该页面来置换可以最大程度上减少页面置换的次数，提高系统的性能。
操作系统中的虚拟内存管理与页面置换算法
操作系统中的虚拟内存管理与页面置换算法虚拟内存管理和页面置换算法是操作系统中重要的概念和技术。
在计算机系统中，虚拟内存可以为程序提供比实际内存空间更大的地址空间，从而使得程序能够运行更大的数据量，而页面置换算法则是在需要将内存中的页面换出至磁盘时选择哪些页面进行置换的策略。
本文将分别从虚拟内存管理和页面置换算法两个方面进行详细的介绍。
虚拟内存管理虚拟内存是一种使用硬盘空间模拟扩展内存的技术。
它允许系统将一个程序的一部分或全部数据和程序代码加载到物理内存中，而不是将所有程序都加载到内存中。
这样可以使得系统能够运行更多的程序，节省物理内存空间。
虚拟内存管理的主要功能包括地址映射、页面调度、页面置换等，其中最重要的是地址映射。
地址映射是虚拟内存管理的主要功能之一。
虚拟内存管理使用了分页和分段技术。
分页是将物理内存和虚拟内存划分成固定大小的页，在页面地址映射过程中，每个页面都有对应的页面表，记录了虚拟页面和物理页面之间的对应关系。
分段是将程序划分成不同的段，每个段的大小不固定，段表记录了虚拟段和物理段之间的对应关系。
地址映射的过程就是将程序的虚拟地址转换成对应的物理地址的过程，这个过程需要通过页面表和段表来实现。
除了地址映射，虚拟内存管理中的页面调度也是非常重要的。
页面调度是将需要的页面加载到内存中的过程。
当程序需要访问一个虚拟地址对应的数据时，系统会通过页面表来找到对应的物理页面，并将这个页面加载到内存中。
如果这个页面已经存在于内存中，则直接访问对应的物理页面。
如果页面不在内存中，就会触发缺页中断，系统会根据页面置换算法来选择哪些页面进行置换。
页面置换算法页面置换算法是虚拟内存管理中的一个关键技术。
它是在内存中的页面不够用时，选择哪些页面进行置换的策略。
页面置换算法的目标是尽量减少页面置换的开销，使得系统能够更有效地利用有限的内存资源。
常见的页面置换算法包括FIFO算法、最近最久未使用算法（LRU算法）、时钟算法、最不常用算法（LFU算法）、最佳算法（OPT算法）等。
操作系统页面置换算法
操作系统课程设计报告院(系):信息与数学学院专业:信息与计算科学姓名:张三班级:_信计１１４0２学号: 12 29 14题目:页面置换算法指导教师:孙庆生2017年5月27日一、课程设计目得《Liｎux操作系统课程设计》就是在学完《操作系统》课程之后得实践教学环节,就是复习与检验所学课程得重要手段、通过实验环节,加深学生对操作系统基本原理与工作过程得理解,提高学生独立分析问题、解决问题得能力,增强学生得动手能力。
二、课程设计得任务与要求由于具体得操作系统相当复杂,不可能对所有管理系统进行详细地分析。
因此,选择了操作系统中最重要得管理之一存储器管理,作为本设计得任务。
页面置换算法就是虚拟存储管理实现得关键,要求在充分理解内存页面调度机制得基础上,模拟实现OPT、ＦIFO、LRU几种经典页面置换算法,比较各种置换算法得效率及优缺点,从而了解虚拟存储实现得过程。
具体任务如下:1) 分析设计内容,给出解决方案①要说明设计实现得原理;②采用得数据结构:定义为进程分配得物理块;定义进程运行所需访问得页面号;定义页得结构;２)模拟三种页面置换算法;3)比较各种算法得优劣。
４)对程序得每一部分要有详细得设计分析说明、5)源代码格式要规范、6) 设计合适得测试用例,对得到得运行结果要有分析。
任务要求:Linｕx平台下实现(Ｗｉndｏwｓ+ VMwａre+Ｕbｕnｔu)三、课程得详细设计1)系统设计在进程运行过程中,若其所要访问得页面不在内存而需把它们调入内存,但内存已无空闲空间时,为了保证该进程能正常运行,系统必须从内存中调出一页程序或数据,送磁盘得对换区中。
但应将哪个页面调出,须根据一定得算法来确定。
通常,把选择换出页面得算法称为页面置换算法。
一个好得页面置换算法,应具有较低得页面更换频率。
从理论上讲,应将那些以后不再会访问得页面换出,或将那些在较长时间内不会再访问得页面调出。
2)主程序流程图主流程图3)先进先出(FIＦＯ)页面置换算法算法得基本思想:该算法总就是淘汰最先进入内存得页面,即选择在内存中驻留时间最久得页面予以淘汰。
【操作系统】页面置换算法（最佳置换算法）（C语言实现）
【操作系统】页⾯置换算法（最佳置换算法）（C语⾔实现）【操作系统】页⾯置换算法（最佳置换算法）（C语⾔实现）（编码⽔平较菜，写博客也只是为了个⼈知识的总结和督促⾃⼰学习，如果有错误，希望可以指出）1.页⾯置换算法：在地址映射过程中，若在页⾯中发现所要访问的页⾯不在内存中，则产⽣缺页中断。
当发⽣缺页中断时，如果操作系统内存中没有空闲页⾯，则操作系统必须在内存选择⼀个页⾯将其移出内存，以便为即将调⼊的页⾯让出空间。
⽽⽤来选择淘汰哪⼀页的规则叫做页⾯置换算法。
⼀个好的页⾯置换算法，应具有较低的页⾯更换频率。
从理论上讲，应该保留最近重复访问的页⾯，将以后都不再访问或者很长时间内不再访问的页⾯调出。
----百度百科2.具体的页⾯置换算法：2.1 最佳置换算法：⼀个进程在内存的若⼲个页⾯中，哪⼀个页⾯是未来最长时间内不再被访问的，那么如果发⽣缺页中断时，就将该页⾯换出，以便存放后⾯调⼊内存中的页⾯。
1.这是计算机操作系统（第四版）中的⼀个例⼦。
系统⾸先为进程分配了三个物理块。
上⾯⼀排数字是作业号。
在转满三个物理块后，要访问2号作业，2号作业不在内存，所以会发⽣缺页中断，然后系统需要将2号作业调⼊内存，但是此时物理块已经装满。
2.依据最佳置换算法，会将7号页换出（0号页在2号页后第1个就会被访问，1号页在2号页后第10个会被访问，7号页在2号页后第14个会被访问，7号页在已经装⼊内存的作业中是未来最长时间不会被访问的，所以换出7号页）。
3.后⾯依次类推。
2.2 先进先出算法：如果发⽣缺页中断，需要换出⼀个页⾯的时候，总是选择最早进⼊内存的页⾯，即选择在内存中驻留时间最久的页⾯进⾏换出。
有点不清楚。
就是每次发⽣缺页就将最早进⼊内存的页⾯换出，然后将刚调⼊的页⾯换⼊该物理块。
2.3 最近最久未使⽤（LRU）置换算法：LRU算法是缺页中断发⽣时选择最久未使⽤的页⾯进⾏换出。
这个算法其实也很好判断。
分享⼀个⼩技巧。
内存分配了k个物理块，发⽣缺页中断将要往内存调⼊某个页⾯的时候，在该页⾯往前⾯数K个物理块最前⾯的那个就会是要换出的，因为该页⾯最长时间未被使⽤过。
操作系统中的虚拟内存管理与页面置换算法分析
操作系统中的虚拟内存管理与页面置换算法分析虚拟内存是一种操作系统的内存管理技术，它能够使得每个程序能够访问比其实际内存大小更大的地址空间，从而提高系统的利用率和性能。
虚拟内存管理的核心任务之一是页面置换算法，它决定了在物理内存不足时，操作系统如何选择将哪些页调入内存、哪些页调出内存。
虚拟内存管理的基本概念是通过将主存划分为大小固定的页，而将程序划分为大小相同的块，即页面。
当程序运行需要访问某个页时，如果该页已经在主存中，则直接访问该页即可。
如果该页不在主存中，则需要通过页面置换算法将其调入主存，同时选择一个页将其置换出去。
页面置换算法的性能直接影响了系统的整体性能和响应速度，因此选择一个合适的页面置换算法至关重要。
常用的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）、最不经常使用（LFU）等。
FIFO算法是最简单的页面置换算法之一。
它根据页面在主存中进入的先后顺序来进行页面的置换。
即当需要置换页面时，选择在主存中驻留时间最长的页面进行置换。
然而，FIFO算法存在着“先进入的页面先出去”的缺点，这使得系统可能会频繁地置换掉正在频繁使用的页面，从而导致较高的页错误率，降低系统性能。
相比之下，LRU算法是一种更为常用和高效的页面置换算法。
它根据页面的访问历史来进行页面的置换，即当需要置换页面时，选择在最近一段时间内最久未被使用的页面进行置换。
LRU算法能够充分利用局部性原理，即程序往往在短时间内频繁访问一部分页面，因此将最近最久未使用的页面置换出去，可以降低页错误率，提高系统性能。
LFU算法则根据页面的使用频率来进行页面的置换。
LFU算法记录每个页面被访问的次数，当需要置换页面时，选择使用频率最低的页面进行置换。
LFU算法适用于对于频繁使用的页面进行保护，避免被频繁置换出去，但对于使用频率低的页面，可能会长时间占用主存资源。
除了上述常见的页面置换算法外，还有许多其他的页面置换算法，如Clock算法、二次机会算法等。
操作系统页面置换算法
设计内容
在进程运行过程中，若其所要访问的页面不 在内存所需把他们调入内存，但内存已无空 闲时，为了保证进程能够正常运行，系统必 须从内存中调入一页程序或数据。但应将那 个页面调出，须根据一定的算法来确定。通 常，把选择换出页面的算法称为页面置换算 法。置换算法的好坏，将直接影响到系统的 性能。
OPT算法 算法
最近最久未使用算法LRU
这种算法的基本思想是，如果某一页被访问 了，那么它很可能马上又被访问；反之，如 果某一页很长时间没有被访问，那么最近也 不太可能会被访问。这种算法考虑了程序设 计的局部性原理。其实质是，当需要置换一 页时，选择在最近一段时间最久未使用的页 面予以淘汰。
LRU算法 算法
系统界面以及图标
系统运行流程图
NRU 页面 置换
LFU 页面 置换
最佳置换算法OPT
它是一种理想化的算法，性能最在最长时间内不再 被访问的页面置换出去。但是要确定哪一个 被访问的页面置换出去 页面是未来最长时间内不再被访问的，目前 来说是很难估计的，所以该算法通常用来评 价其它算法。不过作为模拟实验，我们已经 可以做到实现OPT算法。
最少使用置换算法LFU
该置换算法选择在最近使其使用最少的页面 作为淘汰页，为每一个页面新增一个关联的 变量，用于统计该页面被访问的次数，在置 换页面时，选择被访问次数最少的那个置换 出去。
LFU算法 算法
最近未用算法NRU
为每页设置一位访问位，当某页被访问时， 其访问位置1。置换算法在替换页面时，只 需要检查它的访问位，如果是0，就将该页 换出，如果是1，则重新将它置为0，从而给 该页第二次驻留内存的机会，再依次检查下 一个页面。如果最后一个页面任然没有被换 出，则到第一个页面去重新检查。
操作系统课程设计报告页面置换算法
计算机科学与技术学院《操作系统》课程设计报告（2013/2014学年第一学期）学生姓名：学生专业：网络工程学生班级：网络工程112001学生学号：指导教师：2013年12月20日计算机科学与技术学院课程设计任务书目录第一章问题的提出 (8)1.1关于页面置换算法模拟程序问题的产生 (8)1.2 任务分析 (8)第二章需求分析 (9)2.1需求说明 (9)2.2操作界面和操作方法 (10)第三章设计描述 (11)3.1方案设计 (11)3.2主要的函数 (11)第四章算法描述 (12)4.1主函数流程图 (12)4.2FIFO（先进先出）页面置换算法 (7)4.3LRU(最近最久未使用)页面置换算法 (9)4.4OPT（最佳置换算法） (7)4.5实现结果 (13)第五章程序测试 (17)5.1 设计测试数据 (17)5.2 测试结果及分析 (17)结论 (18)参考文献 (19)代码： (20)第一章问题的提出1.1关于页面置换算法模拟程序问题的产生在各种存储器管理方式中，有一个共同的特点，即它们都要求将一个作业全部装入内存方能运行，但是有两种情况：（1）有的作业很大，不能全部装入内存，致使作业无法运行；（2）有大量作业要求运行，但内存容量不足以容纳所有这些作业。
而虚拟内存技术正式从逻辑上扩充内存容量，将会解决以上两个问题。
从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，通常，把选择换出的页面的算法称为页面置换算法（Page-Replacement Algorithms）。
进而页面置换算法模拟程序能客观的将其工作原理展现在我们面前。
1.2 任务分析首先，定义宏变量，设置所占最大内存长度。
编辑以时间为种子，初始化随即发生器。
进行相关页面输入程序的编写以及页面的打印。
尔后，寻找最近最近最久未使用的页面、记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度等相关程序的代码编写。
最后，进行)FIFO 、LRU、OPT三种算法的编写。
操作系统之页置换算法
1.FIFO页置换。
FIFO页置换算法为每个页记录着该页调入内存的时间。
当必须置换一页时，则选择最就的页。
注意并不需要记录调入一页的确切时间。
可以创建一个FIFO队列来管理内存的所有页。
置换队列的首页。
当需要调入页时，将它加到队列的尾部。
FIFO算法容易理解和实现，有兴趣的同志可以用c语言实现一下。
而且我觉得它的效率还是可以的。
不过性能并没有大家期待的那么好。
如果所替代的页可能是很就以前使用的，现已不再使用的初始化模块，那就非常好了，如果所替代的页经常使用那就大大不好了，因为这时候页错误就会发生。
值得一题的是，通过FIFO发现了令人难以置信的异常现象：对有的页置换算法，页错误率可能会随着所分配的帧数的增加而增加。
而我们原期望值为进程增加内存会改善性能的哈哈。
2.OPT或MIN 最优页置换算法先评价一下：该置换算法是众多同类算法中产生页错误率最低的一个，而且绝没有上面提到的异常问题出现，它的原理是：置换最长时间中不会被使用的页。
使用这种页置换算法确保对于给定数量的帧会产生最低可能的错误率。
不过在这里不得不扼腕叹息了：世界上没有十全十美的事物啊!!!!最优置换算法难于实现，因为我无法估计将来需要那个指令而不需要那个指令。
难道他就没有一点使用价值吗，答案是否的，它可以用来比较研究。
当一个算法与最有算法相比最坏情况下不差于12.3%，平均不差于4.7%，那么我就可以不妨采纳一下这个算法吧。
3.LRU页置换算法哈，既然我们无法达到OPT这种近乎完美的境界，不如退而求其次，使用LRU算法，实际上LRU算法是对OPT的模拟，为什么这么说呢？我说完它的原理后，大家就知道了。
哈大家已经知道了OPT算法的关键在于要覆盖的页是将来最不能使用的页，诶，这个我们无法预测，那好，我们可以通过分析过去来推测未来准确来说是模拟未来，怎么做呢？LRU置换为每个页关联该页上次使用的页，当必须覆盖时，LRU选择最长时间没有使用的页，。
操作系统之页面置换算法（最佳置换OPT，先进先出FIFO，最近最久未使用LRU）
操作系统之页⾯置换算法（最佳置换OPT，先进先出FIFO，最近最久未使⽤LRU）最近学习操作系统时，实验要求实现常见的三种页⾯置换算法，博主按照书上要求试着编写，实现了案例，并记录在博客随记中，以便后续⾃⼰复习并也给需要的同学分享参考⼀下!⽔平有限，若有错，请悄悄告诉博主！博主好⽴即改正。
最佳置换算法（optimal replacement，OPT）是从内存中选择今后不再访问的页⾯或者在最长⼀段时间后才需要访问的页⾯进⾏淘汰。
如下例⼦：根据页⾯⾛向依次处理，得到最终的置换结果如下图表，整个页⾯缺页次数为7，缺页率为7/12=58%。
1 #include <iostream>2 #include <stdio.h>3 #include <stdlib.h>4#define N 125#define B 36using namespace std;78int pageArr[N]={1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5};//页⾯⾛向9int block[B]={0};//物理块3个，其数值是页号10 typedef struct FLAG {11int flags[B];12int counts;13 } FLAG;1415void opt(int pageArr[],int block[]);16int inBlock(int which);17int findFar(int next);18void Replace(int index,int value);19void disPlay();2021int main(void){22 cout << "begin:" <<endl;23 opt(pageArr,block);24 cout << "end!" <<endl;25return0;26 }2728void opt(int pageArr[],int block[]){29int getIndex;30for(int i=0;i<N;i++){31if(i<3){//前3页号#短缺#进队列32 block[i]=pageArr[i];33 printf("缺页：(null)-->%d\n",pageArr[i]);34 }35else {36if(i==3){37 disPlay();3839 }40if(inBlock(pageArr[i])!=-1){//下⼀个页⾯if在物理块中返回index并跳过,反-141 disPlay();4243continue;44 }45 getIndex=findFar(i+1);//从下⼀个页号，找到最远出现的页⾯,替换的下标46if(getIndex==-1){47 cout<<"error,not replace obj!"<<'\t';48 }49else{50 Replace(getIndex,pageArr[i]);//由下标找到上⼀组替换⽬标，⽤第⼆参数替换51 disPlay();5253 }54 }55 }56return;57 }5859//替换block中的物理块60void Replace(int index,int value){61 printf("缺页：%d--被替换为-->%d\n",block[index],value);62 block[index]=value;63return;64 }656667//找到最远出现的页⾯68int findFar(int next){69int index=-1;//error，默认返回不存在的索引70 FLAG myflag;71 myflag.flags[0]=0;72 myflag.flags[1]=0;73 myflag.flags[2]=0;74 myflag.counts=0;75int stop = N-next;76while(stop--){77 index=inBlock(pageArr[next++]);78if(index!=-1){79 myflag.flags[index]=1;80 myflag.counts++;83break;84 }85 }86for(index=0;index<B;index++){87if(myflag.flags[index]==0)88break;89 }90return index;91 }929394//下⼀个页⾯if在物理块中返回index,反-195int inBlock(int which){96//int i=0;97//while(i<B)98// if(block[i++]==which)99// return i-1;100for(int i=0;i<B;i++){101if(block[i]==which)102return i;103 }104return -1;105 }106107//打印⼀元组108void disPlay(){109int i=0;110while(i<B){111 printf("%d\t",block[i++]);112 }113 printf("\n");114return;115 }上⾯是博主使⽤C++（基本是C语法）编写的代码，运⾏结果如下：//////////////////////////////////////////////////////////////////////////begin:缺页：(null)-->1缺页：(null)-->2缺页：(null)-->31 2 3缺页：3--被替换为-->41 2 41 2 41 2 4缺页：4--被替换为-->51 2 51 2 51 2 5缺页：1--被替换为-->33 2 5缺页：3--被替换为-->44 2 54 2 5end!//////////////////////////////////////////////////////////////////////////先进先出算法：先进先出置换算法（first in first out,FIFO）是淘汰最先进⼊内存的页⾯，即选择在内存中驻留时间最长的页⾯进⾏淘汰的算法。
计算机操作系统页面置换算法教学中的几点探讨
掉 。 它 的实 质是 ， 需 要 置 换一 页时 ， 当 选择 在 最 近一 段时 间里 最 久 没 有 使 用 过 的 页 面 予 以 置换 。这 种 算 法 就 称 为 最 久 未 使 用算 法（ ｅ ｓ ｃｎ ｌ Ｕｓｄ， Ｌ ａ ｔ Ｒｅ ｅ ｔｙ ｅ ＬＲＵ） 。 Ｌ ＲＵ 算 法 是 与每 个 页 面 最后 使 用 的时 间有 关 的 。 当 必 须 置 换 一 个 页 面 时 ， ＲＵ Ｌ 算 法 选 择 过 去 一 段 时 间 里 最 久 未 被 使 用的 页 面 。算 法 要 去 寻 找 过 去 一 段 时 间里 最 久 未 被 使 用 的 页 面 ， 较 麻 烦 。 本 人 通 过 多 比 年教学对本算 法总结如下 。 Ｌ ＲＵ 算法 进 行 页 面 置换 可 以 以 当前 调 入 的 页 面 为 中 心（ 含 本 身 ） 左 看 分 配 的 包 向 内 存 块 数 的 位 数 ， 遇 相 同 的 页 面 再 向 左 若 看一位 ， 所读页面写入内存（ 图 ３。 将 如 ） 说 明 ： １假 如要 向 内 存 读 入 页 面 走 向 （） 的 第 一 个 第 三 页 （ 图 ４ ， 以 ３为 中 心 包 如 ）则 含本 身向 左 看 ３位 则 内存 中的 页 面 为 ３ ２ ０。 （） 如要 向 内存 读 入 页 面走 向的 第 ３ 第 ２假 个 三页 （ 图 ５ ￣ 以 ３为 中心 包 含本 身 向 左 看 如 ）ｓ ｊ ３位 则 内存 中 的 页面 为 ３ ３ ０ 。第 三 页 重 复 ， 再 向左 看 一 位 ， 存 中 的页 面为 ３ ２ 内 ０。 以上是 本 人在 实践 教学 过程 中总结 出 的 部 分 经验 ， 平 时 的学 习 中能 提 高求 页 面置 在 换 算法 缺 页 次数 的 速 度 。希 望大 家 指正 。
操作系统虚拟存储与页面置换算法
操作系统虚拟存储与页面置换算法随着计算机技术的发展和应用的广泛，操作系统成为了现代计算机应用必不可少的基础软件之一。
操作系统虚拟存储与页面置换算法是操作系统中重要的概念和机制。
本文将介绍什么是操作系统中的虚拟存储以及页面置换算法，并探讨它们在提升计算机性能和优化内存管理方面的作用。
一、虚拟存储的概念与作用在计算机系统中，虚拟存储是一种将物理内存（RAM）和磁盘存储进行结合的技术。
它通过将物理内存和辅助存储（如硬盘）建立联系，将大于物理内存容量的程序或数据存放在磁盘上。
虚拟存储实现了对大型程序和数据的支持，同时能够优化内存的使用效率。
虚拟存储的基本原理是将虚拟地址空间划分为固定大小的页（Page）或块（Block），与物理内存中的页框（Page Frame）相对应。
当程序执行时，仅有部分页被加载到物理内存，其余部分保留在磁盘上。
虚拟地址空间的划分和管理由操作系统负责。
虚拟存储的作用主要有以下几个方面：1. 提供了对大型程序和数据的支持，使得计算机能够运行更加复杂和庞大的应用程序。
2. 通过将不常使用的页置换到磁盘上，释放物理内存空间，使得内存的使用更加高效。
3. 提高了程序的运行速度，因为虚拟存储可以将常用的页保持在物理内存中，减少了访问磁盘的次数。
二、页面置换算法的原理与分类页面置换算法是虚拟存储中的重要算法，它决定了操作系统在虚拟存储中置换页面时的策略。
常见的页面置换算法有以下几种：1. 最佳置换算法（OPT）最佳置换算法是一种理论上的最优算法，它根据未来一段时间内页面的访问情况，选择最长时间内不再访问的页面进行置换。
然而，最佳置换算法需要预测未来页面访问，实际上无法得知未来的访问序列，因此该算法无法在实际中完美应用。
2. 先进先出算法（FIFO）先进先出算法是最简单的页面置换算法，它按照页面进入物理内存的顺序进行置换。
当物理内存空间不足时，替换最早进入的页面。
但是，FIFO算法无法考虑页面的访问频率和重要性，可能导致较高的缺页率。
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计算机操作系统
实
验
报
告
院系：兴湘学院
班级：14级计算机科学与技术班学号：2014961712
姓名：胡小庆
指导老师：匡林爱
实验名称：页面置换模拟实验日期：2015年12月03号
目录
实验目的： (3)
实验过程： (3)
概念： (3)
1．虚拟存储器的引入 (3)
2．虚拟存储器的定义 (3)
3．虚拟存储器的实现方式 (3)
4．页面分配 (4)
实验模拟方式 (5)
实验总结： (5)
实验中遇到的问题 (5)
可执行程序(附件) (6)
源代码 (6)
1.代码截图 (6)
2.程序截图 (8)
实验题目：页面置换模拟实验
实验目的：
1、用任何一种高级语言语言编写页面置换算法。
2、熟悉内存分页管理策略。
3、了解页面置换的算法。
4、掌握一般常用的调度算法。
5、根据方案使算法得以模拟实现。
实验过程：
概念：
1．虚拟存储器的引入
局部性原理：程序在执行时在一较短时间内仅限于某个部分；相应的，它所访问的存储空间也局限于某个区域，它主要表现在以下两个方面：时间局限性和空间局限性。
2．虚拟存储器的定义
虚拟存储器是只具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。
3．虚拟存储器的实现方式
分页请求系统，它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页面形式虚拟存储系统。
请求分段系统，它是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。
4．页面分配
平均分配算法，是将系统中所有可供分配的物理块，平均分配给各个进程。
按比例分配算法，根据进程的大小按比例分配物理块。
考虑优先的分配算法，把内存中可供分配的所有物理块分成两部分：一部分按比例地分配给各进程；另一部分则根据个进程的优先权，适当的增加其相应份额后，分配给各进程。
5．页面置换算法
常用的页面置换算法有OPT、FIFO、LRU、Clock、LFU、PBA 等。
实验模拟方式
/*****************************************************************************/ 为实验所编写的代码并没有真正的实现进程的调度，因为自己对计算机底层的了解还不够，所以只是简单的根据用户的输入模拟调度“页面”. 方法：把scanf() 输入当做页面写入，把printf() puts() 输出当做页面置换。
实验用了“先进先出”和“最佳置换”两个置换算法，编写的代码只是实现相应的置换算法的计算规则，可根据课本的119页的数据进行测试。
/*****************************************************************************/
实验总结：
实验中遇到的问题
1.在写代码的时候，忘记标注缺页中断了，后直接在未中断的页面作了| | 的标记，感觉也差不多。
2.实验仅仅是模拟了置换算法的书面计算方法，只能说是实现了计算方法，没有真正的生成“页面”和“物理块”。
可执行程序(附件)
页面置换算法模拟.exe
源代码
1.代码截图
2.程序截图
(注：因为doc文档没有语法高亮，所以直接截图了。
可执行文件在文档的“可执行文件”目录下.)。