Belady现象浅谈

       首先我们在操作系统学过对虚存技术，为实现虚存，在页面置换时需要一些页面置换算法，此文章专注FIFO造成的belady现象进行简单解析。

Belady现象：

采用FIFO算法时，有时会出现分配的物理页数增加，缺页率反而提高的异常现象。

Belady现象的原因：

FIFI算法的置换特征与进程访问内存的动态特征矛盾，与置换算法的目标不一致，因此，被他置换出去的页面不一定是进程不访问的（可能将进程会访问的页置换出去了）。

此文belady原文和译：

Initiated by the observation of an unexpected phe-nomenon,a program behavior study has been presented.The study results in showing the existence of programshaving the following property : running on a paging machineand using the FIFO replacement algorithm，there areinstances when the program runs faster if one reduces thestorage space allotted to it.

通过对一个突发事件的观察，提出了一项程序行为研究。研究结果表明，程序存在以下特性：在分页机上运行，并使用FIFO替换算法，当程序减少分配给它的存储空间时，运行速度更快。

The study describes methods of constructing programs(i.e. storagc-reference strings ) which, for two storage sizesand running under the FIFO replacement algorithm,dis-play a (reversed ) page-exception ratio of up to 2 to 1.Though the programs thus constructed may seem tooregular and artificial,the fact that a real-life programhas been observed behaving similarly,and that the anom-aly has also been observed with a multiprogrammed mixof that program, suggests the possibility of FIFO producingthe anomaly in subsequences of reference strings.

本研究描述了构造程序(即存储-引用字符串)的方法，对于两个存储规模和在FIFO替换算法下运行的程序，dis-发挥高达2：1的(反向)页异常率，尽管这样构建的程序看起来过于规则和人为，实际生活中的程序也被观察到类似的行为，并且使用多程序混合程序也观察到了anom-Aly，这表明了FIFO在引用字符串序列中产生异常的可能性。
It should be borne in mind that the strings R, producedby the production rules, can be enlarged in a great varietyof ways with references which do not cause paging ineither the large or small stores. Essentially dissimilarprograms, after deletion of such type I references, may besimilar generators of the anomaly.

应该记住的是，由生产规则产生的字符串R可以以各种不同的方式扩展，引用不会导致在大商店或小商店中分页。在删除这类I类引用之后，本质上的异化程序可能是异常的类似生成体。

The anomaly is an indication of inefficiency of the FIFOalgorithm,which cyclically assigns page-frames upon de-mand and ignores any other pattern in the reference string.It is felt that the anomaly can be eliminated or itsoccurrence made very infrequent by using other replace-ment rules which keep track of recent references to pagesalready in store (see AR-1 in [2]).Some random selectionsuperimposed on FIFO might avoid the anomaly.

这种异常是FIFO算法效率低下的一个标志，它周期性地在de-mand上分配页面帧，并忽略引用字符串中的任何其他模式。通过使用其他替换规则(见[2]中有关页的最近引用(见[2]中的AR-1)，认为可以消除异常或使异常发生得非常少)。
 

使用FIFO算法时

访问顺序        1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5

                        Frame Size：3                Page Fault：9        ->(命中)

FIFO	1	2	3	4	1	2	5	1	2	3	4	5
Tail	1	2	3	4	1	2	5	5	5	3	4	4
		1	2	3	4	1	2	2	2	5	3	3
Head			1	2	3	4	1	1	1	2	5	5
PF	X	X	X	X	X	X	X	->	->	X	X	->

访问顺序        1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5

                        Frame Size：4               Page Fault：10        ->(命中)

FIFO	1	2	3	4	1	2	5	1	2	3	4	5
Tail	1	2	3	4	4	4	5	1	2	3	4	5
		1	2	3	3	3	4	5	1	2	3	4
			1	2	2	2	3	4	5	1	2	3
Head				1	1	1	2	3	4	5	1	2
PF	X	X	X	X	->	->	X	X	X	X	X	X