什么是頁面置換算法

這篇文章主要為大家展示了什么是頁面置換算法，內容簡而易懂，希望大家可以學習一下，學習完之后肯定會有收獲的，下面讓小編帶大家一起來看看吧。

頁面置換算法：本質是為了讓有限內存能滿足無線進程。

先說明一下處理缺頁錯誤的過程：

分頁硬件在通過頁表轉換地址時會注意到無效位被設置，從而陷入操作系統，這種陷阱是因為操作系統未能將所需要的頁面調入內存引起的。

處理缺頁錯誤：

1、檢查這個進程的內部表，確定該引用是否為有效的內存訪問（可以理解為這個內存能被當前進程使用），如果無效那么直接終止進程；如果有效但是尚未調入頁面，就將該頁面調入內存。

2、然后從空閑幀鏈表上找到一個空閑幀。

3、調度磁盤將進程所需要的內存讀入頁幀中，

4、磁盤讀取完成，修改頁表，使空閑幀對應到該頁號上。并且修改頁表有效-無效位 為有效。

注意頁表中的一些標志位：

修改位：如果有效為位1，表明被修改，那么替換頁面時需要將內存寫入磁盤中；如果為0，表明未被修改，那么使用頁面替換算法直接釋放

保護位：可以標記為只讀，寫。

有效-無效位：i：表示邏輯頁號不對應物理頁幀，為V表示有對應的物理頁幀

頁面替換算法：

FIFO:算法

操作系統總時替換出在內存中停留時間最久的頁面，可以用一個指針來指向這個位置（開銷很小，可以使用一個隊列來實現，每次缺頁時移出末尾的頁面，再隊列頭添加新的頁面，未發生缺頁錯誤就不需要對隊列進行操作）

LRU算法：操作系統總時替換在內存中最久沒有使用的頁面：我么可以使用鏈表來實現這個算法，表頭表示的是最近被使用的頁面，表尾表示最久沒被使用的頁面，每一次不管是否發生缺頁，都需要對這個鏈表進行從新增刪改查，來保證每一次的鏈表都是我們需要的（開銷太大）

近似LRU算法：我們在頁表中添加一個引用位clock，當clock為1時，不能移出，當clock為0時，表明可以移除

procedure t: {
  指針p：指向當前的頁面
  p = 0;//指向初始位置
  boolean ：標志位clock
  進程包含的所有頁面組成的循環鏈表：linklist//當進程在運行時，鏈表存在，進程結束時，鏈表也消失
  while(進程運行){
    
    if(p.clock == 1){
      p.clock = 0;
      p++;//指針指向下一個
    }
    if(p.clock == 0){
      刪除p指向的頁面并且在p處添加新的頁面；
      p.clock = 1;
      p++;
    }
  }
}

近似LRU增強算法：將修改位和引用位合起來作為是否替換條件：當（修改位，引用位） = （0，0）時表明可以替換

procedure t: {
  指針p：指向當前的頁面
  p = 0;//指向初始位置
  boolean ：標志位clock
  boolean : 修改位m
  進程包含的所有頁面組成的循環鏈表：linklist//當進程在運行時，鏈表存在，進程結束時，鏈表也消失
  while(進程運行){
    
  
    if(p.(clock,m) == (0,0)){
      
      刪除p指向的頁面并且在p處添加新的頁面；
      p.(clock,m) = (1,0);
      p++;
    }
    if(p.(clock,m) == (0,1)){
      
      
      p.(clock,m) = (0,0);
      p++;
    }
    if(p.(clock,m) == (1,0)){
      
      
      p.(clock,m) = (0,0);
      p++;
    }
    if(p.(clock,m) == (1,1)){
      
      p.(clock,m) = (0,1);
      p++;
    }
    if(修改頁面){
      p.(clock,m) = (1,1);
      p++
    }
    if(讀頁面){
      p.(clock,m) = (1,0);
      p++;
    }
  }
}

頁面緩沖算法：操作做系統保留一個空閑幀池。

當發生缺頁錯誤時，所需要的頁面就讀取空閑幀，并且將替換的犧牲幀放入緩沖池，在調頁空閑時期將緩沖池中的犧牲幀中的內容寫入（如果頁表上的修改位為1）磁盤中（減少了操作系統的調頁時直接訪問磁盤的過程，提高了調頁效率）.

第二種方法：將犧牲幀中的內容寫入磁盤，但是不釋放幀中的內容，因為進程有可能調用之前的頁，這樣就將緩沖池中的幀直接寫入內存，減少了（從磁盤讀取數據的操作）。

以上均為局部頁面置換算法，都是在單個進程內部進行的頁面替換操作，但是操作系統在運行過程中不同的進程可以并行并發執行，這樣對頁面的替換就不會僅僅局限于單個進程中

下面我們學習全局置換算法：我們規定一個工作集和一個常駐集。工作集表明當前程序需要訪問的Δ個頁面，常駐集表明操作系統正在使用的頁面。

工作集：WS(Δ，t) = {}　　工作集不斷移動，操作系統替換出不在工作集中的頁面

動態工作集頁面替換算法：如下圖，我們規定一個閾值windows size = 2，我們使用兩次缺頁中斷的差值（表明兩次中斷之間有多少次沒有中斷）和閾值比較，如果比閾值大，那么將不再當前工作集的頁面換出，并且重置工作集的大小，如果比閾值小，那么將缺的頁換入工作集并且重置工作集的大小。

以上就是關于什么是頁面置換算法的內容，如果你們有學習到知識或者技能，可以把它分享出去讓更多的人看到。