1）最優(yōu)置換算法（OPT）（理想置換算法）

最佳置換法（OPT）：選擇將來不再使用或在最遠(yuǎn)的將來才被訪問的頁調(diào)換出去（不便于實現(xiàn)）

　　這是一種理想情況下的頁面置換算法，但實際上是不可能實現(xiàn)的。該算法的基本思想是：發(fā)生缺頁時，有些頁面在內(nèi)存中，其中有一頁將很快被訪問（也包含緊接著的下一條指令的那頁），而其他頁面則可能要到10、100或者1000條指令后才會被訪問，每個頁面都可以用在該頁面首次被訪問前所要執(zhí)行的指令數(shù)進行標(biāo)記。最佳頁面置換算法只是簡單地規(guī)定：標(biāo)記最大的頁應(yīng)該被置換。這個算法唯一的一個問題就是它無法實現(xiàn)。當(dāng)缺頁發(fā)生時，操作系統(tǒng)無法知道各個頁面下一次是在什么時候被訪問。雖然這個算法不可能實現(xiàn)，但是最佳頁面置換算法可以用于對可實現(xiàn)算法的性能進行衡量比較。
2）先進先出置換算法（FIFO）
　　最簡單的頁面置換算法是先入先出（FIFO）法。這種算法的實質(zhì)是，總是選擇在主存中停留時間最長（即最老）的一頁置換，即先進入內(nèi)存的頁，先退出內(nèi)存。理由是：最早調(diào)入內(nèi)存的頁，其不再被使用的可能性比剛調(diào)入內(nèi)存的可能性大。建立一個FIFO隊列，收容所有在內(nèi)存中的頁。被置換頁面總是在隊列頭上進行。當(dāng)一個頁面被放入內(nèi)存時，就把它插在隊尾上。
這種算法只是在按線性順序訪問地址空間時才是理想的，否則效率不高。因為那些常被訪問的頁，往往在主存中也停留得最久，結(jié)果它們因變“老”而不得不被置換出去。
FIFO的另一個缺點是，它有一種異常現(xiàn)象，即在增加存儲塊的情況下，反而使缺頁中斷率增加了。當(dāng)然，導(dǎo)致這種異常現(xiàn)象的頁面走向?qū)嶋H上是很少見的。
3）最近最少使用（LRU）算法（時間）
　　FIFO算法和OPT算法之間的主要差別是，FIFO算法利用頁面進入內(nèi)存后的時間長短作為置換依據(jù)，而OPT算法的依據(jù)是將來使用頁面的時間。如果以最近的過去作為不久將來的近似，那么就可以把過去最長一段時間里不曾被使用的頁面置換掉。它的實質(zhì)是，當(dāng)需要置換一頁時，選擇在最近一段時間里最久沒有使用過的頁面予以置換。這種算法就稱為最久未使用算法（LeastRecentlyUsed，LRU）。LRU算法是與每個頁面最后使用的時間有關(guān)的。當(dāng)必須置換一個頁面時，LRU算法選擇過去一段時間里最久未被使用的頁面。

實現(xiàn)：（2種方法）

1）維護一個鏈表，最近剛剛使用的頁面移到鏈表表頭節(jié)點，那么任意時刻，鏈表表尾節(jié)點就都是最少使用的、

2）維護一個棧，將最近訪問的頁面放到棧頂，同時考察是否有相同的頁面在棧內(nèi)，有的話抽出，因此棧頂是最近使用的，棧底都是最少使用的。

4）最不常用（LFU）置換算法 (頻率，計數(shù)器)

在采用最少使用置換算法時，應(yīng)為在內(nèi)存中的每個頁面設(shè)置一個移位寄存器，用來記錄該頁面被訪問的頻率。該置換算法選擇在之前時期使用最少的頁面作為淘汰頁。由于存儲器具有較高的訪問速度，例如100 ns，在1 ms時間內(nèi)可能對某頁面連續(xù)訪問成千上萬次，因此，通常不能直接利用計數(shù)器來記錄某頁被訪問的次數(shù)，而是采用移位寄存器方式。每次訪問某頁時，便將該移位寄存器的最高位置1，再每隔一定時間(例如100 ns)右移一次。這樣，在最近一段時間使用最少的頁面將是最小的頁。

LFU置換算法的頁面訪問圖與LRU置換算法的訪問圖完全相同；或者說，利用這樣一套硬件既可實現(xiàn)LRU算法，又可實現(xiàn)LFU算法。應(yīng)該指出，LFU算法并不能真正反映出頁面的使用情況，因為在每一時間間隔內(nèi)，只是用寄存器的一位來記錄頁的使用情況，因此，訪問一次和訪問10 000次是等效的。

5）時鐘頁面置換算法（時間）? ? ? ?是對LRU的近似，對FIFO的改進

需要使用到訪問位。把各個頁面組織成環(huán)形鏈表（類似于時鐘面）。把指針指向最老的頁面。

當(dāng)發(fā)生一個缺頁中斷的時候。若它的訪問位為0，則淘汰，指針下移，頁面插入；若訪問位為1，則把該位置0，指針下移，繼續(xù)尋找，直到找到被淘汰的頁面。

Clock算法和LRU算法缺頁中斷次數(shù)是相近的！Clock使用一個比特位來表示最近一段時間的訪問情況。

當(dāng)所有的訪問位都為1的時候，Clock算法就退化為FIFO算法！！！

?

6）二次機會算法（時間）

利用頁表項中的訪問位和臟位。是對Clock算法的改進，用于減少將頁面寫回磁盤的IO次數(shù)。

既被訪問，又被寫的位具有兩次機會！其他的情況下只有一次機會！

used? dirty? ? ? ? ? --------? ? ? ?used? ? ?dirty

0? ? ? ? 0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?置換

0? ? ? ? 1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0? ? ? ? ? 0

1? ? ? ? 0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0? ? ? ? ?0

1? ? ? ??1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0? ? ? ? ?1? ? ? ? ? ? 此時兩次機會

---

頁面置換算法

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统：几种页面置换算法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。