模拟分页式虚拟存储管理实验解析

虚拟存储器是一种计算机存储器管理技术，它使得程序可以使用比实际物理内存更大的地址空间。虚拟存储器的主要目的之一是提高内存的利用率，通过允许系统在硬盘上建立一个备份存储区，当物理内存不足以容纳所有运行中的程序时，操作系统可以将不常用的内存页面移至硬盘，从而为其他程序释放空间。 操作系统中的模拟分页式虚拟存储管理是指操作系统通过将程序的地址空间分割成固定大小的“页”或“页面”，然后将这些页面映射到物理内存中相应大小的“页框”上。在进行地址转换时，硬件通过查询页表来确定逻辑地址空间中的虚拟页号对应物理内存中的哪个物理页框号。 当一个虚拟页首次被访问时，如果该页不在物理内存中，则会触发缺页中断。缺页中断是由硬件设备产生的一个中断信号，告诉操作系统该虚拟页尚未加载到物理内存中，需要操作系统来处理。处理缺页中断的过程包括选择一个物理页框用于存放这个新的虚拟页（这可能涉及到替换一个已存在的页面），然后从磁盘读取该虚拟页的内容到选定的物理页框中，并更新页表以反映新的映射关系。 在模拟分页式存储管理的实验中，学生需要关注以下几个关键点： 1. 地址转换过程：理解操作系统如何将程序中的虚拟地址（逻辑地址）转换为实际物理内存的地址。这涉及到页表的使用，页表记录了虚拟页与物理页框之间的对应关系。 2. 缺页中断的处理：当发生缺页中断时，操作系统需要执行一系列操作来处理中断，包括选择替换策略（如先进先出算法），从磁盘读取相应的页面，更新页表，然后重新启动导致缺页的指令。 3. 页面调度算法：页面调度算法决定当物理内存不足以容纳所有虚拟页时，哪个页面应该被移出内存。在本实验中，使用的是先进先出（FIFO）算法，该算法简单地按照页面被加载到内存的顺序进行替换。 在本实验中，学生将使用Microsoft Visual Studio 2005作为开发环境，通过编写代码来模拟上述的虚拟存储管理过程。具体到文件列表中的“源代码.txt”，可以推断这是学生完成实验时所编写的程序源代码，而“ch2”可能代表了实验手册或教材的第二章节，或者实验课程中的第二项练习，具体的内容可能涉及分页存储管理的更深入讨论。 通过这个实验，学生将能够更深入地理解操作系统中内存管理的核心概念，特别是如何在有限的物理内存资源下高效地管理程序的虚拟地址空间。这不仅对于操作系统课程的学习很重要，也为未来可能涉及到的高级内存管理技术，如分段、段页式管理、反向页表和页置换算法等，打下了坚实的基础。