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  • 页面置换算法

    操作系统的虚拟存储器管理技术中，有一项比较重要的分支叫分页存储管理。分页管理是在页架中装入一些需要使用或过去使用过的页面，但是页架的数量是有限的，这里就会用到一些页面置换算法，使得页面访问的效率提高。判断一个置换算法优劣的指标就是缺页率，缺页是指当前的页架中没有需要访问的页面，而需要将该页面加入其中一个页架。缺页率＝访问缺页次数/访问总次数。

    1.最佳置换算法OPT

    不可现实的算法
    总结：若出现缺页，从该页向后查找，先找到的M-1个页面保留在内存，另外那个替换掉。
     
    2.先进先出FIFO页面置换算法
    缺点：存在Belady现象，抖动现象。
     
    3.最近最久未使用（LRU）置换算法
    最有效的页面置换算法
    总结：若出现缺页，从该页向前查找，先找到的M-1个页面保留在内存，另外那个替换掉。
     
    4.Clock置换算法
    又称最近未使用算法又没有被修改。

    多了控制位
    2.先进先出算法（FIFO）是一个实现起来比较简单的页面置换算法，其基本原则是“选择最早进入主存的页面淘汰”，理由是最早进入的页面，其不再使用的可能性比最近调入的页面要大。
    理论上来说，如果分配的页架数增加的话，缺页率是会减少，但是FIFO算法对于一些特殊的页面访问序列会有随着分给的页架数增加，缺页率也增加的异常现象。     

    4.Clock置换算法

    内存及控制信息 输入串 指针移动情况及帧替换信息 是否缺页？
    内存 访问位 指针 3 内存中没有3，需要找到一个帧放入3，
    指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移    		 √
      0 ←
      0  
      0  
    内存 访问位 指针 4 内存中没有4，需要找到一个帧放入4，
    指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移    		 √
    3 1  
      0 ←
      0  
    内存 访问位 指针 2 内存中没有2，需要找到一个帧放入2，
    指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移    		 √
    3 1  
    4 1  
      0 ←
    内存 访问位 指针 6 内存中没有6，需要找到一个帧放入6，
    指针所指的位置的访问位为1，
    将其变成0，再下移    		 √
    3 1 ←
    4 1  
    2 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    3 0  
    4 1 ←
    2 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移（回到开头）
    3 0  
    4 0  
    2 1 ←
    内存 访问位 指针 指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移
    3 0 ←
    4 0  
    2 0  
    内存 访问位 指针 4 内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 1  
    4 0 ←
    2 0  
    内存 访问位 指针 3 内存中没有3，需要找到一个帧放入3，
    指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移    		 √
    6 1  
    4 1  
    2 0 ←
    内存 访问位 指针 7 内存中没有7，需要找到一个帧放入7，
    指针所指的位置的访问位为1，
    将其变成0，再下移    		 √
    内存及控制信息 输入串 指针移动情况及帧替换信息 是否缺页？
    内存 访问位 指针 3 内存中没有3，需要找到一个帧放入3，
    指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移    		 √
      0 ←
      0  
      0  
    内存 访问位 指针 4 内存中没有4，需要找到一个帧放入4，
    指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移    		 √
    3 1  
      0 ←
      0  
    内存 访问位 指针 2 内存中没有2，需要找到一个帧放入2，
    指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移    		 √
    3 1  
    4 1  
      0 ←
    内存 访问位 指针 6 内存中没有6，需要找到一个帧放入6，
    指针所指的位置的访问位为1，
    将其变成0，再下移    		 √
    3 1 ←
    4 1  
    2 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    3 0  
    4 1 ←
    2 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移（回到开头）
    3 0  
    4 0  
    2 1 ←
    内存 访问位 指针 指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移
    3 0 ←
    4 0  
    2 0  
    内存 访问位 指针 4 内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 1  
    4 0 ←
    2 0  
    内存 访问位 指针 3 内存中没有3，需要找到一个帧放入3，
    指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移    		 √
    6 1  
    4 1  
    2 0 ←
    内存 访问位 指针 7 内存中没有7，需要找到一个帧放入7，
    指针所指的位置的访问位为1，
    将其变成0，再下移    		 √
    6 1 ←
    4 1  
    3 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    6 0  
    4 1 ←
    3 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移（回到开头）
    6 0  
    4 0  
    3 1 ←
    内存 访问位 指针 指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移
    6 0 ←
    4 0  
    3 0  
    内存 访问位 指针 4 内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    7 1  
    4 0 ←
    3 0  
    内存 访问位 指针 3 内存中有3，于是3所在帧的访问位变为1，
    指针下移（回到开头）    		 ×
    7 1  
    4 1  
    3 0 ←
    内存 访问位 指针 6 内存中没有6，需要找到一个帧放入6，
    指针所指的位置的访问位为1，
    将其变成0，再下移    		 √
    7 1 ←
    4 1  
    3 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    7 0  
    4 1 ←
    3 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移（回到开头）
    7 0  
    4 0  
    3 1 ←
    内存 访问位 指针 指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移
    7 0 ←
    4 0  
    3 0  
    内存 访问位 指针 3 内存中有3，于是3所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 1  
    4 0 ←
    3 0  
    内存 访问位 指针 4 内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 1 ←
    4 0  
    3 1  
    内存 访问位 指针 8 内存中没有8，需要找到一个帧放入8，
    指针所指的位置的访问位为1，
    将其变成0，再下移（回到开头）    		 √
    6 1  
    4 1  
    3 1 ←
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    6 1 ←
    4 1  
    3 0  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    6 0  
    4 1 ←
    3 0  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移（回到开头）
    6 0  
    4 0  
    3 0 ←
    内存 访问位 指针 4 内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 0 ←
    4 0  
    8 1  
    内存 访问位 指针 6 内存中有6，于是6所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 0  
    4 1  
    8 1 ←
    内存 访问位 指针 结束 完成 缺页8次
    6 1  
    4 1 ←
    8 1
    6 1 ←
    4 1  
    3 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    6 0  
    4 1 ←
    3 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移（回到开头）
    6 0  
    4 0  
    3 1 ←
    内存 访问位 指针 指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移
    6 0 ←
    4 0  
    3 0  
    内存 访问位 指针 4 内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    7 1  
    4 0 ←
    3 0  
    内存 访问位 指针 3 内存中有3，于是3所在帧的访问位变为1，
    指针下移（回到开头）    		 ×
    7 1  
    4 1  
    3 0 ←
    内存 访问位 指针 6 内存中没有6，需要找到一个帧放入6，
    指针所指的位置的访问位为1，
    将其变成0，再下移    		 √
    7 1 ←
    4 1  
    3 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    7 0  
    4 1 ←
    3 1  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移（回到开头）
    7 0  
    4 0  
    3 1 ←
    内存 访问位 指针 指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移
    7 0 ←
    4 0  
    3 0  
    内存 访问位 指针 3 内存中有3，于是3所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 1  
    4 0 ←
    3 0  
    内存 访问位 指针 4 内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 1 ←
    4 0  
    3 1  
    内存 访问位 指针 8 内存中没有8，需要找到一个帧放入8，
    指针所指的位置的访问位为1，
    将其变成0，再下移（回到开头）    		 √
    6 1  
    4 1  
    3 1 ←
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    6 1 ←
    4 1  
    3 0  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置的访问位仍为1，
    将其变成0，再下移
    6 0  
    4 1 ←
    3 0  
    内存 访问位 指针 指针所指的位置恰好有访问位为0的，
    于是就淘汰这个帧，指针下移（回到开头）
    6 0  
    4 0  
    3 0 ←
    内存 访问位 指针 4 内存中有4，于是4所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 0 ←
    4 0  
    8 1  
    内存 访问位 指针 6 内存中有6，于是6所在帧的访问位变为1，
    指针下移    		 ×
    6 0  
    4 1  
    8 1 ←
    内存 访问位 指针 结束 完成 缺页8次
    6 1  
    4 1 ←
    8 1
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