頁面置換演算法

頁面置換演算法：本質是為了讓有限記憶體能滿足無線程序。

先說明一下處理缺頁錯誤的過程：

分頁硬體在通過頁表轉換位址時會注意到無效位被設定，從而陷入作業系統，這種陷阱是因為作業系統未能將所需要的頁面調入記憶體引起的。

處理缺頁錯誤：

1、檢查這個程序的內部表，確定該引用是否為有效的記憶體訪問（可以理解為這個記憶體能被當前程序使用），如果無效那麼直接終止程序；如果有效但是尚未調入頁面，就將該頁面調入記憶體。

2、然後從空閒幀鍊錶上找到乙個空閒幀。

3、排程磁碟將程序所需要的記憶體讀入頁幀中，

4、磁碟讀取完成，修改頁表，使空閒幀對應到該頁號上。並且修改頁表有效-無效位為有效。

注意頁表中的一些標誌位：

修改位：如果有效為位1，表明被修改，那麼替換頁面時需要將記憶體寫入磁碟中；如果為0，表明未被修改，那麼使用頁面替換演算法直接釋放

保護位：可以標記為唯讀，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

頁面替換演算法：

fifo:演算法

作業系統總時替換出在記憶體中停留時間最久的頁面，可以用乙個指標來指向這個位置（開銷很小，可以使用乙個佇列來實現，每次缺頁時移出末尾的頁面，再佇列頭新增新的頁面，未發生缺頁錯誤就不需要對佇列進行操作）

lru演算法：作業系統總時替換在記憶體中最久沒有使用的頁面：我麼可以使用鍊錶來實現這個演算法，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，都需要對這個鍊錶進行從新增刪改查，來保證每一次的鍊錶都是我們需要的（開銷太大）

近似lru演算法：我們在頁表中新增乙個引用位clock，當clock為1時，不能移出，當clock為0時，表明可以移除

procedure t: 
if(p.clock == 0)}}

近似lru增強演算法：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: 
if(p.(clock,m) == (0,1))
if(p.(clock,m) == (1,0))
if(p.(clock,m) == (1,1))
if(修改頁面)
if(讀頁面)}}

頁面緩衝演算法：操作做系統保留乙個空閒幀池。

當發生缺頁錯誤時，所需要的頁面就讀取空閒幀，並且將替換的犧牲幀放入緩衝池，在調頁空閒時期將緩衝池中的犧牲幀中的內容寫入（如果頁表上的修改位為1）磁碟中（減少了作業系統的調頁時直接訪問磁碟的過程，提高了調頁效率）.

第二種方法：將犧牲幀中的內容寫入磁碟，但是不釋放幀中的內容，因為程序有可能呼叫之前的頁，這樣就將緩衝池中的幀直接寫入記憶體，減少了（從磁碟讀取資料的操作）。

以上均為區域性頁面置換演算法，都是在單個程序內部進行的頁面替換操作，但是作業系統在執行過程中不同的程序可以並行併發執行，這樣對頁面的替換就不會僅僅侷限於單個程序中

下面我們學習全域性置換演算法：我們規定乙個工作集和乙個常駐集。工作集表明當前程式需要訪問的δ個頁面，常駐集表明作業系統正在使用的頁面。

工作集：ws(δ，t) = {}　　工作集不斷移動，作業系統替換出不在工作集中的頁面

動態工作集頁面替換演算法：如下圖，我們規定乙個閾值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，那麼將不再當前工作集的頁面換出，並且重置工作集的大小，如果比閾值小，那麼將缺的頁換入工作集並且重置工作集的大小。