计算机操作系统之期末考试复习—

页面置换算法

最佳置换算法：所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面。【无法实现】
先进先出（FIFO）页面置换算法：算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。
最近最久未使用（LRU）页面置换算法：根据页面调入内存后的使用情况做出决策的。【栈顶始终是最新被访问页面的编号，而栈底则是最近最久未使用页面的页面号】
最少使用(LFU)置换算法：该置换算法选择在最近时期使用最少的页面作为淘汰页。

具体例题

在一采取局部置换策略的请求分页系统中，分配给某个作业的内存块数为4，其中存放的四个页面的情况如下表所示：
表中的所有数字均为十进制数，所有时间都是从进程开始运行时，从0开始计数的时钟数。请问，如果系统采用下列置换算法，将选择哪一页进行换出？(1)FIFO算法；(2)LRU算法；(3)改进的Clock算法。

题解;
分析：FIFO算法即先进先出算法，它选择最先装入内存的页面进行换出；LRU算法即最近最久未用置换算法，它选择最近最长时间没被使用的页面进行换出；改进的Clock算法是一种常用的LRU近似算法，它优先选择访问位和修改位均为0的页面进行换出。
(1)最先进去的页面为：物理块为3的3浩页
(2)最近最久未使用的页面为：物理块为0的2号页
(3)访问位和修改位都为0的页面：物理块为2的0号页

在一个请求分页系统中，假如一个作业的页面走向为：4, 3, 2, 1, 4, 3, 5, 4, 3, 2, 1, 5，目前它还没有任何页装入内存，当分配给该作业的物理块数目M分别为3和4时，请分别计算采用LRU和FIFO页面置换算法时，访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得的结果。

分析：如果所访问的页还没装入内存，便将发生一次缺页中断，访问过程中发生缺页中断的次数就是缺页次数，而缺页的次数除以总的访问次数，就是缺页率。

M=3时：LUR

某页式虚拟存储管理系统中，页面大小为1K字节，一进程分配到的内存块数为3，并按下列地址顺序引用内存单元：3635，3632，1140，3584，2892，3640，0040，2148，1700，2145，3209，0000，1102，1100。如果上述数字均为十进制数，而内存中尚未装入任何页，请：
(1)给出使用LRU算法时的缺页次数，并与使用FIFO算法时的情况进行比较；
(2)用流程图的方式解释地址变换的过程(中断处理流程细节可略)。

（1）根据题意，分配给作业的内存块数为3，而页面的引用次序为3、3、1、3、2、3、0、2、1、2、3、0、1、1。因此，可以计算出，采用LRU算法时，缺页次数为8；采用FIFO算法时，缺页次数为６.

LRU算法用最近的过去作为预测最近的将来的依据，因为程序执行的局部性规律，一般有较好的性能，但实现时，要记录最近在内存的每个页面的使用情况，比FIFO算法困难，其开销也大。有时，因页面的过去和未来的走向之间并无必然的联系，如上面，LRU算法的性能就没想象中那么好。
（2）地址变换的流程图如下

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