内管管理的置换算法

1.最佳置换算法

定义：最佳置换算法是指，其所选择的被淘汰的页面，将是以后永不使用的，或是在最长（未来）时间内不再被访问的页面。采用最佳置换算法，通常可保证获得最低的缺页率。

但由于人们目前还无法预知一个进程在内存的若干个页面中，哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法无法实现。但是可以利用该算法来评价其他算法。

算法过程：

举例说明

假定系统为某进程分配了三个物理块，并考虑有以下的页面号引用串：

 7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1

       进程运行时，先将7，0，1 三个页面装入内存。以后，当进程要访问页面2 时，将会产生缺页中断。此时OS根据最佳置换算法，将选择页面7 予以淘汰。这是因为页面0 将作为第5 个被访问的页面，页面1 是第14 个被访问的页面，而页面7 则要在第18 次页面访问时才需调入。下次访问页面0时，因它已在内存而不必产生缺页中断。当进程访问页面3时，又将引起页面1 被淘汰；因为，它在现有的1，2，0 三个页面中，将是以后最晚才被访问的。下图所示出了采用最佳置换算法时的置换图。由图可看出，采用最佳置换算法发生了6 次页面置换。

利用最佳页面置换算法时的置换图

2.先进先出页面置换算法

定义：优先淘汰最早进入内存的页面，即在内存中驻留时间最久的页面。该算法实现简单，只需把调入内存的页面根据先后次序链接成队列，设置一个指针总指向最早的页面。

但该算法与进程实际运行时的规律不适应，因为在进程中，有的页面经常被访问。

假定系统为某进程分配了三个物理块，并考虑有以下页面号引用串：7, 0, 1, 2, 0, 3, 0,4,2,3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 1。釆用FIFO算法进行页面置换，进程访问页面2时，把最早进入内存的页面7换出。然后访问页面3时，再把2, 0, 1中最先进入内存的页换出。由下图可以看出，利用FIFO算法时进行了12次页面置换。

访问页面70120304230321201701物理块17772 224440  00  777物理块2 000 333222  11  100物理块3  11 100033  32  221缺页否√√√√ √√√√√√  √√  √√√
3.最近最久未被使用（LRU）置换算法

选择最久最长时间未访问过的页面予以淘汰，它认为过去一段时间内未访问过的页面，在最久的将来可能也不会被访问。

该算法为每个页面设置一个访问字段，来记录页面自上次被访问以来所经历的时间，淘汰页面时选择现有页面中值最大的予以淘汰。

LRU（least recently used）最近最少使用。

假设 序列为 4 3 4 2 3 1 4 2

物理块有3个 则

首轮 4调入内存 4

次轮 3调入内存 3 4

之后 4调入内存 4 3

之后 2调入内存 2 4 3

之后 3调入内存 3 2 4

之后 1调入内存 1 3 2（因为最少使用的是4，所以丢弃4）

之后 4调入内存 4 1 3（原理同上）

最后 2调入内存 2 4 1