页面置换算法及例题
一、頁面置換算法
不適當的算法可能會導致進程發生“抖動”：即剛被換出的頁很快又要被訪問，需要將他重新調入，此時又需要再選一頁調出。而此剛被調出的頁面很快又被訪問，又需將它調入，如此頻繁地更換頁面，以致一個進程在運行中把大部分時間都花費在頁面置換工作上，我們稱該進程發生了“抖動”。
一個好的頁面置換算法應該具有較低地頁面更換頻率。從理論上講，應將哪些以后不再會訪問地頁面換出，或把那些在較長時間內不會再訪問的頁面調出。目前已有多種置換算法，他們都試圖更接近于理論上的目標。下面介紹幾種常用的置換算法。
二、常用的頁面置換算法
1.最佳（Optimal）置換算法
其所選擇的被淘汰頁面將是以后永不使用的，或者是在最長時間內不再被訪問的頁面，是理想化的算法（因為我們很難預知未來要訪問哪些頁面），可以用來評測其他實際應用算法的好壞。
2.先進先出（FIFO）置換算法
總是淘汰最先進入內存的頁面，即選擇在內存中駐留時間最久的頁面給予淘汰（由于與頁面的使用規律不符，可能是性能最差的算法）。
3.最近最久未使用LRU（Least Recently Used）置換算法
選擇最近最久未使用的頁面予以淘汰。
4.最少使用LFU（Least Frequently Used）置換算法
選擇在最近時期使用最少的頁面作為淘汰頁（當使用次數相同時，誰最先來淘汰誰）。
5.Clocks置換算法
（1）簡單的Clocks置換算法（最近未使用NRU（Not Recently Used）算法）
為每一頁設置一個訪問位，再將內存中所有頁面通過指針鏈接成一個循環隊列。當某頁被訪問時，其訪問位置1。在選擇某一頁淘汰時，只需檢查頁的訪問位。如果是0，就選擇該頁換出，若為1，則重新將他置0，暫不換出，給予該頁第二次駐留內存的機會，再檢查下一個頁面。當檢查到隊列中最后一個頁面時，若訪問位仍為1，則再返回隊首去檢查第一個頁面。
圖為簡單Clocks算法的流程示意圖
（2）改進型Clocks置換算法
在簡單型的基礎上再增加一個修改位M，組合成四類頁面：
①（A=0，M=0）：表明該頁最近既未被訪問，又未被修改，是最佳淘汰頁
②（A=0，M=1）：表明該頁最近未被訪問，但已被修改，并不是很好的淘汰頁
③（A=1，M=0）：表明該頁最近已被訪問，但未被修改，該頁有可能再被訪問
④（A=1，M=1）：表明該頁最近已被訪問且被修改，該頁可能再被訪問
算法執行過程可以總結如下：
<1>指針從當前位置開始，掃描循環隊列，尋找A=0且M=0的第一類頁面，將遇到的第一個頁面作為所選中的淘汰頁。在第一次掃描期間不改變訪問位A
<2>第一步失敗，則進行第二輪掃描，尋找A=0且M=1的第二頁頁面，將所遇到的第一個這類頁面作為淘汰頁，在第二輪掃描期間，將所有掃描過的頁面的訪問位都置0
<3>第二步失敗，則指針返回開始位置，并將所有訪問位復0，重復第一步，若仍失敗，再重復第二步，一定能找到被淘汰的頁
三、頁面置換算法舉例
1.最佳分配置換算法
| 插入順序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 內存 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 |
| ? | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | |
| ? | ? | 3 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 是否缺頁 | + | + | + | + | ? | ? | + | ? | ? | + | + | ? |
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理想條件下缺頁次數為7次，缺頁率為7/12
2.先進先出置換算法
| 插入順序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 內存 | 1 | 1 | 1 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| ? | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | |
| ? | ? | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | |
| 是否缺頁 | + | + | + | + | + | + | + | ? | ? | + | + | ? |
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缺頁次數為9次，缺頁率為3/4
3.最久未使用置換算法
| 插入順序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 內存 | 1 | 1 | 1 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 3 | 3 | 3 |
| ? | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4 | 4 | |
| ? | ? | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 5 | |
| 是否缺頁 | + | + | + | + | + | + | + | ? | ? | + | + | + |
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缺頁率次數為10次，缺頁率為5/6
4.簡單Clocks置換算法
| 插入順序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 內存 | 1 A=0 | 1 A=0 | 1 A=0 | 4 A=0 | 4 A=0 | 4 A=0 | 5 A=0 | 5 A=0 | 5 A=0 | 3 A=0 | 4 A=0 | 4 A=1 |
| ? A=0 | 2 A=0 | 2 A=0 | 2 A=0 | 1 A=0 | 1 A=0 | 1 A=0 | 1 A=1 | 1 A=1 | 1 A=1 | 1 A=0 | 5 A=0 | |
| ? A=0 | ? A=0 | 3 A=0 | 3 A=0 | 3 A=0 | 2 A=0 | 2 A=0 | 2 A=0 | 2 A=1 | 2 A=1 | 2 A=0 | 2 A=0 | |
| 是否缺頁 | + | + | + | + | + | + | + | ? | ? | + | + | + |
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缺頁次數為10次，缺頁率為5/6
轉載于:https://www.cnblogs.com/RB26DETT/p/10035804.html
總結
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