页面置换算法知识回顾和习题
页面置换算法
- 知识回顾
- 练习
- 习题一
- 习题二
知识回顾
练习
习题一
内容：
某页式虚拟存储管理系统中,页面大小为1KB。给某一进程分配的内存块数为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。
（1） 给出使用LRU算法时的缺页次数。
（2）用流程图的方式解释地址变换的过程。（缺页时只需指出产生缺页中断以请求调页，具体的中断处理流程不需画出）
解答
（1）根据题意，页面的引用次序为3、3、1、3、2、3、0、2、1、2、3、0、1、1，则根据LRU算法依次访问各页，各内存块中的页面置换情况为（加粗页面表示刚调入内存）：
| 访问页面 | 3 | 3 | 1 | 3 | 2 | 3 | 0 | 2 | 1 | 2 | 3 | 0 | 1 | 1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 内存块1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 内存块2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||
| 内存块3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | ||||
| 是否缺页 | ✔ | ❌ | ✔ | ❌ | ✔ | ❌ | ✔ | ❌ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
故可以看出，LRU算法时的缺页次数为8次。
PS：解题过程中需要进行淘汰页面的选择时，可以通过逆向检查此时在内存中的几个页面号，在逆向扫描过程中最后一个出现的页面就是要淘汰的页面。
例如此时分析到需要页面0，而此时内存已满，需要选一个页面淘汰，进行页面置换：那此时内存中的页面是3、1、2，然后逆向扫描之前访问的页面，三个页面当中1是最早访问的，也是最近最久未使用的页面，故将页面1淘汰，将需要的页面0调入。
页面置换之后：
其他分析过程类似。
（2)假设没有快表机构，其地址变换过程为：
习题二
题目内容：
在一个请求分页系统中，假定分配给一个进程的物理块数为3，并且此进程的页面走向为2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2。
试用FIFO、LRU和OPT三种算法分别计算出在访问过程所发生的缺页次数。
解答：
FIFO算法：优先淘汰最早进入内存的页面，可以把进入内存的页面根据调入顺序形成一个队列，需要置换页面时将队列头淘汰
| 访问页面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 内存块1 | 2 | 3 | 2 | 2 | ||||||||
| 内存块2 | 3 | 3 | 3 | |||||||||
| 内存块3 | 1 | |||||||||||
| 是否缺页 | ✔ | ✔ | ✔ |
所以把2淘汰，页面5调入：
| 访问页面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 内存块1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 5 | |||||||
| 内存块2 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||||||||
| 内存块3 | 1 | 1 | ||||||||||
| 是否缺页 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
此时应该淘汰页面3，调入2：
| 访问页面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 内存块1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 5 | 5 | ||||||
| 内存块2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | |||||||
| 内存块3 | 1 | 1 | 1 | |||||||||
| 是否缺页 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
分析过程就是这样，所以最后的结果：
| 访问页面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 内存块1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 内存块2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 5 | 5 | |
| 内存块3 | 1 | 1 | 1 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | |||
| 是否缺页 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
故使用FIFO算法在访问过程中所发生的缺页次数为9次。
LRU算法：
| 访问页面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 内存块1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 内存块2 | 3 | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 内存块3 | 1 | 1 | 1 | 4 | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 | |||
| 是否缺页 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
故使用LRU算法在访问过程中所发生的缺页次数为7次。
OPT算法：
| 访问页面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 内存块1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 |
| 内存块2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 内存块3 | 1 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |||
| 是否缺页 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
（倒数第三列，后面只会用到页面5，所以既可以用4号，也可以用3号页面进行替换，置换为页面2。）
故可以看出，使用OPT算法在访问过程中所发生的缺页次数为6次。
PS：OPT算法淘汰那些永不使用，或者在最长时间内不再被访问的页面（预知未来），所以在选择淘汰哪个页面时，和LRU算法刚好相反，可以使用前向扫描方法，在前向扫描过程中最后一个出现的页面就是要淘汰的页面。
比如此时内存已满，存放了2、3、1号页面，要将5号页面置换进来，淘汰页面可以从当前页面开始前向扫描，发现1是后面不会在访问的（1号是永不再使用的），所以淘汰1。
替换之后，变为：
个人理解，有误请指正~
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