分页式存储管理实验
一、引言
分页式存储管理是操作系统中的一种内存管理方式，旨在有效地分配和管理计算机系统的内存资源，通过将内存分割成固定大小的块（称为页面），分页式存储管理能够实现内存的动态分配和释放，提高内存利用率，本文将详细介绍分页式存储管理的实验内容，包括位示图数据结构、地址转换、缺页处理以及FIFO和LRU算法的实现。
二、位示图数据结构
位示图是一种利用若干位的0/1值表示某类空间占用状态的数据结构，在分页式存储管理实验中，位示图用于模拟内存的使用情况，假设内存大小为64K，块大小为1K，则共有64个块，需要创建如下的位示图数据结构：
#define BLOCK_SIZE 1024 //块大小，定义成宏，便于修改 #define MEM_SIZE 64 //块个数 char bitmap[MEM_SIZE / 8]; //定义char型数组，每个char变量占用8位，长度为8，共64位
随机填充的代码如下：
#include <time.h>
srand(time(NULL));
for (int i = 0; i < MEM_SIZE / 8; i++) {
bitmap[i] = (char)rand();
}
随机填充后的位示图可能的值如图2-1所示，该位示图表示内存的2（0字节第2位）、3（0字节第3位）、6（0字节第6位）、8（1字节第0位）、9（1字节第1位）、12（1字节第4位）、15（1字节第7位）等块没有被占用。
三、地址转换与页表操作
在分页式存储管理中，逻辑地址需要转换为物理地址，根据页面大小得到逻辑地址中页号和页内地址分界值：
int mylog2(int size) {
return (int)ceil((log10(size) / log10(2)));
}
根据输入的逻辑地址la，计算其页号和页内地址：
int la, pageno, offset, mask;
printf("逻辑地址：(<0退出)：");
scanf("%d", &la);
pageno = la >> mylog2(BLOCK_SIZE);
mask = (0xffffffff) << mylog2(BLOCK_SIZE);
offset = la & mask;
四、缺页处理与页面置换算法
当访问的页面不在内存中时，会发生缺页中断，需要从外存中调入所需页面，并将其放入内存中的一个空闲块中，如果内存中没有空闲块，则需要按照某种页面置换算法选择一个页面进行替换，本实验实现了FIFO和LRU两种页面置换算法。
FIFO算法
FIFO（先进先出）算法总是换出最先进入内存的页面，可以通过设置一个队列来保存当前使用的各个页面的页号，表示当前内存分配情况，当发生缺页中断时，找出队首页面并将其换出，同时将新页面加入队尾。
LRU算法
LRU（最近最久未使用）算法选择最近最久未使用的页面进行替换，可以通过一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页号，栈顶位置始终存储最近被访问的页面的编号，而栈底则存储最近最久未使用页面的编号，当发生缺页中断时，如果栈未满，则将新页面的页面号压入栈顶；如果栈已满，则将栈底页面换出，并将新页面的页面号压入栈顶。
五、实验归纳
通过本次实验，我们深入了解了分页式存储管理的基本原理和实现方法，掌握了位示图数据结构在内存管理中的应用，熟悉了逻辑地址到物理地址的转换过程，以及FIFO和LRU页面置换算法的实现，这些知识和技能对于进一步学习和研究操作系统内存管理具有重要的意义。
以上内容就是解答有关“分页式存储管理实验”的详细内容了，我相信这篇文章可以为您解决一些疑惑，有任何问题欢迎留言反馈，谢谢阅读。
原创文章，作者：K-seo，如若转载，请注明出处：https://www.kdun.cn/ask/682112.html
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