页面置换算法及例题
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了页面置换算法及例题相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、页面置换算法
不适当的算法可能会导致进程发生“抖动”：即刚被换出的页很快又要被访问，需要将他重新调入，此时又需要再选一页调出。而此刚被调出的页面很快又被访问，又需将它调入，如此频繁地更换页面，以致一个进程在运行中把大部分时间都花费在页面置换工作上，我们称该进程发生了“抖动”。
一个好的页面置换算法应该具有较低地页面更换频率。从理论上讲，应将哪些以后不再会访问地页面换出，或把那些在较长时间内不会再访问的页面调出。目前已有多种置换算法，他们都试图更接近于理论上的目标。下面介绍几种常用的置换算法。
二、常用的页面置换算法
1.最佳（Optimal）置换算法
其所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面，是理想化的算法（因为我们很难预知未来要访问哪些页面），可以用来评测其他实际应用算法的好坏。
2.先进先出（FIFO）置换算法
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给予淘汰（由于与页面的使用规律不符，可能是性能最差的算法）。
3.最近最久未使用LRU（Least Recently Used）置换算法
选择最近最久未使用的页面予以淘汰。
4.最少使用LFU（Least Frequently Used）置换算法
选择在最近时期使用最少的页面作为淘汰页（当使用次数相同时，谁最先来淘汰谁）。
5.Clocks置换算法
（1）简单的Clocks置换算法（最近未使用NRU（Not Recently Used）算法）
为每一页设置一个访问位，再将内存中所有页面通过指针链接成一个循环队列。当某页被访问时，其访问位置1。在选择某一页淘汰时，只需检查页的访问位。如果是0，就选择该页换出，若为1，则重新将他置0，暂不换出，给予该页第二次驻留内存的机会，再检查下一个页面。当检查到队列中最后一个页面时，若访问位仍为1，则再返回队首去检查第一个页面。
图为简单Clocks算法的流程示意图
（2）改进型Clocks置换算法
在简单型的基础上再增加一个修改位M，组合成四类页面：
①（A=0，M=0）：表明该页最近既未被访问，又未被修改，是最佳淘汰页
②（A=0，M=1）：表明该页最近未被访问，但已被修改，并不是很好的淘汰页
③（A=1，M=0）：表明该页最近已被访问，但未被修改，该页有可能再被访问
④（A=1，M=1）：表明该页最近已被访问且被修改，该页可能再被访问
算法执行过程可以总结如下：
<1>指针从当前位置开始，扫描循环队列，寻找A=0且M=0的第一类页面，将遇到的第一个页面作为所选中的淘汰页。在第一次扫描期间不改变访问位A
<2>第一步失败，则进行第二轮扫描，寻找A=0且M=1的第二页页面，将所遇到的第一个这类页面作为淘汰页，在第二轮扫描期间，将所有扫描过的页面的访问位都置0
<3>第二步失败，则指针返回开始位置，并将所有访问位复0，重复第一步，若仍失败，再重复第二步，一定能找到被淘汰的页
三、页面置换算法举例
1.最佳分配置换算法
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插入顺序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
内存 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
3 |
3 |
3 |
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2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
4 |
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3 |
4 |
4 |
4 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
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是否缺页 |
+ |
+ |
+ |
+ |
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+ |
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+ |
+ |
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理想条件下缺页次数为7次，缺页率为7/12
2.先进先出置换算法
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插入顺序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
内存 |
1 |
1 |
1 |
4 |
4 |
4 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
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2 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
3 |
3 |
3 |
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3 |
3 |
3 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
4 |
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是否缺页 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
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+ |
+ |
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缺页次数为9次，缺页率为3/4
3.最久未使用置换算法
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插入顺序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
内存 |
1 |
1 |
1 |
4 |
4 |
4 |
5 |
5 |
5 |
3 |
3 |
3 |
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2 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
4 |
4 |
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3 |
3 |
3 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
5 |
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是否缺页 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
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+ |
+ |
+ |
缺页率次数为10次，缺页率为5/6
4.简单Clocks置换算法
|
插入顺序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
内存 |
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 |
|
|
是否缺页 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
+ |
+ |
+ |
缺页次数为10次，缺页率为5/6
以上是关于页面置换算法及例题的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章