页面置换算法是操作系统中的核心组件，用于管理计算机的内存系统，确保系统高效运行。在实际操作系统中，物理内存的大小通常远远小于虚拟地址空间，因此需要合理的算法来管理物理内存，当程序运行时所需的页面不在内存中时，选择将哪个页面置换出去，以便加载新页面。FIFO、LRU、OPT、NUR和LFU是五种典型的页面置换算法，它们各自具有不同的特点和适用场景。 FIFO（First-In-First-Out）算法是最早出现的页面置换算法，基于先进先出的原则，假设最早装入内存的页面不再被使用，因此当需要替换时，FIFO会置换最早进入内存的页面。该算法实现简单，但可能会导致“Belady异常”，即在某些情况下，增加内存页面反而使得缺页率增加。 LRU（Least Recently Used）算法基于一个假设：如果一个页面很久没有被访问，那么在未来它也不太可能被访问。因此，LRU算法总是淘汰最长时间未被访问的页面。LRU算法能够较好地反映程序的局部性原理，但实现成本较高，特别是在实际操作中，需要维护一个访问记录链表。 OPT（Optimal）算法是一种理想化的算法，它总是淘汰未来最长时间内不会被访问的页面，因此它能保证最低的缺页率。然而，由于OPT需要预知未来的页面访问序列，因此在实际中无法直接使用。不过，OPT常常作为评估其他页面置换算法的标准。 NUR（Not Recently Used）算法是LRU算法的一种近似，通过维护两个列表来区分页面的使用情况：一个用于记录最近使用的页面，另一个用于记录未使用的页面。在选择页面替换时，NUR算法会优先考虑两个列表中都未出现的页面进行置换，这降低了实现的成本，同时避免了频繁扫描整个内存的开销。 LFU（Least Frequently Used）算法则基于一个假设：一个页面在最近一段时间内被访问的频率较低，那么在未来一段时间内它被访问的频率也可能会保持较低。因此，LFU算法淘汰访问频率最低的页面。LFU算法可能会受到历史数据的影响，特别是在程序访问模式发生变化时，可能无法正确反映当前的页面使用情况。 在上述实验报告中，学生们需要通过随机数产生指令序列，模拟不同页面访问模式。指令序列需要转换为页地址流，并且设置不同的用户内存容量，然后通过编写函数来计算FIFO、LRU、OPT、NUR和LFU五种页面置换算法在不同内存容量下的命中率。通过这些实验步骤，学生不仅能够加深对页面置换算法的理解，还能学会如何通过编程实现这些算法，并评估它们的性能。 实验的步骤包括定义数据结构、初始化变量、编写核心函数来模拟算法流程，最终输出不同算法在不同内存容量下的命中率。其中，数据结构包括页面结构、页帧控制结构、指令流数组、页面失效次数和用户进程内存页帧数等，核心函数涉及页面的装入、缺页判断、页面置换和命中率计算等。 页面置换算法是操作系统中用于内存管理的关键技术，通过理解并实现FIFO、LRU、OPT、NUR和LFU等算法，可以有效提升计算机系统的性能和效率。而通过设计性实验，可以更加直观地了解这些算法的实现细节和性能差异，为系统设计和优化提供重要参考。

本文利用javaweb，连接了数据库，主要实现了五种置换算法、随机数生成、多线程启动和暂停、动画显示实现、柱状图生成、查看历史纪录、只显示最新一次结果等功能。 具体如下： 实现了五种置换算法，OPT、CLOCK、LFU、LRU、FIFO， (1) 输入一个逻辑页面访问序列和随机产生逻辑页面访问序列，由五个线程同时完成每个算法； (2) 能够设定驻留内存页面的个数、内存的存取时间、缺页中断的时间、快表的时间，并提供合理省缺值，可以暂停和继续系统的执行； (3) 能够随机输入存取的逻辑页面的页号序列； (4) 能够随机产生存取的逻辑页面的页号序列； (5) 能够设定页号序列中逻辑页面个数和范围； (6) 能够设定有快表和没有快表的运行模式； (7) 提供良好图形界面，同时能够展示四个算法运行的结果； (8) 给出每种页面置换算法每个页面的存取时间； (9) 能够将每次的实验输入和实验结果存储起来，下次运行时或以后可查询；  (10) 完成多次不同设置的实验，总结实验数据，看看能得出什么结论。

操作系统课程设计，存储管理 存储管理 连续分区管理，虚拟存储链表法，位图法，页面置换

编写程序实现：先进先出页面置换算法(FIFO)和最近最久未使用页面置换算法(LRU) 说明：(1)关于页面走向的页地址流可利用随机数产生一个序列，模拟该页地址流， 也可以手工键盘输入的方式或读取文件中的页地址流。(2)初始时，假定所有页面均 不在内存。(3)计算并输出以上两种算法在分配不同内存物理块数时（讨论内存物理 块数分配为3，4，5）的缺页率。(4)至少验证两组数据，即页地址流。

模拟页面置换算法，通过随机产生序列对其用FIFO LRU LFU OPT进行置换并输出置换结果

FIFO页面算法 可以运行

页面置换实习报告 实习报告----页面置换算法 一、设计目的： 加深对请求页式存储管理实现原理的理解，掌握页面置换算法。 二、设计内容 　　设计一个进程,可以实现用户可以为程序指定内存块数，自由设置程序的页面访问顺序，还可以在OPT、FIFO和LRU算法自由选择一个,并能观看到页面置换过程。 三、开发环境 windows环境，VC6.0平台。 四、分析设计 ＜一＞实验原理 为提高内存利用率，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:一个进程只需将其中一部分（段或页）调入内存变可运行；还支持请求调页的存储管理方式。 当进程在进行中需要访问某部分程序和数据时，发现其所在的页面不在内存，就立即提出请求（向CPU发出中断），由系统将其所需页面调入内存。这种页面调入方式叫做请求调页。 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，则需按照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

用一种计算机高级语言来实现请求分页存储管理方式先进先出（FIFO）置换算法，设计要求如下： ⑴ 能够输入给作业分配的内存块数； ⑵ 能够输入给定的页面，并计算发生缺页的次数以及缺页率； ⑶ 缺页时，如果发生页面置换，输出淘汰的页号。

页面置换算法模拟程序报告书（内含代码+小结等）

操作系统LRU页面置换算法