近期完成操作系统请求分页存储管理实验，通过C语言模拟虚拟内存，生成320条模拟指令，分别实现FIFO、LRU、OPT三种经典页面置换算法，统计不同内存页数下命中率，直观体会虚拟存储与页面置换原理，整理实验心得分享。

 一、实验原理简述 本次实验虚拟空间32KB，页面大小1KB，每页存放10条指令，总计32页、320条指令。指令生成遵循局部性规则：50%顺序执行、25%访问低地址、25%访问高地址。 命中率计算公式：$\boldsymbol{命中率=1-缺页次数/总访问数}$ - **FIFO先进先出**：按照页面调入内存的先后顺序，淘汰最先进入内存的页面，实现最简单。 - **LRU最近最少使用**：淘汰一段时间内很久没有被访问的页面，贴合程序局部性，工程最常用。 - **OPT最优置换**：淘汰未来最长时间不再访问的页面，理论性能天花板，现实无法实现，仅用作参照。

二、实验过程 1. 采用C语言编写代码，利用随机函数生成符合访问规律的指令，转化为对应页号序列； 2. 完善FIFO算法代码，结合已有LRU、OPT源码，完成三种算法逻辑； 3. 控制内存物理页数从4页逐步增加至32页，批量运行程序，记录每组命中率； 4. 扩充逻辑地址范围二次测试，对比数据变化规律。

 三、实测结果总结 随着内存可用页数增多，三种算法命中率同步上升：内存越大，可常驻页面越多，缺页概率越低。 1. 性能排序：**OPT＞LRU＞FIFO**，OPT全程命中率最高，LRU紧随其后，FIFO整体效率最差； 2. 内存等于总页数32时，全部页面装入内存，无缺页，三者命中率全部100%； 3. FIFO存在Belady异常隐患，内存变大命中率偶尔反向下降，是该算法固有缺陷。

四、个人收获 1. 从代码层面弄懂请求分页按需调页机制，缺页中断触发、页面调入与置换的完整流程落地； 2. 理解为什么现代操作系统普遍选用LRU系列置换算法，兼顾实现成本与运行效率； 3. 印证程序局部性原理，正是因为程序访问具有集中性，LRU才能远优于无脑先进先出的FIFO。

小结 页面置换是虚拟内存的核心，OPT是理想模型、LRU是工程落地、FIFO是入门示例，三者组合学习能快速吃透存储管理。本次实验跳出课本抽象概念，用真实数据量化算法优劣，是操作系统学习很有意义的一次实操。