操作系统复习：12.缺页中断以及内存页面置换算法

目录

缺页中断（缺页异常）

页面置换算法

1.基本概述

2.OPT（ 最佳⻚⾯置换算法）

3. FIFO（先进先出置换算法）

4. LRU（最近最久未使⽤的置换算法）

5. Lock（时钟⻚⾯置换算法）

6.最不常⽤算法（LFU）

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缺页中断（缺页异常）

当 CPU 访问的⻚⾯不在物理内存时，便会产⽣⼀个缺⻚中断，请求操作系统将所缺⻚调⼊到物理内存。

与⼀般中断的主要区别：

（1）缺⻚中断在指令执⾏期间产⽣和处理中断信号，⽽⼀般中断在⼀条指令执⾏完成后检查和处理中断信号。

（2）缺⻚中断返回到该指令的开始重新执⾏该指令，⽽⼀般中断返回到该指令的下⼀个指令执⾏

缺页中断处理流程：

1. 在 CPU ⾥访问⼀条 Load M 指令，然后 CPU 会去找 M 所对应的⻚表项

2. 如果该⻚表项的状态位是有效的，那 CPU 就可以直接去访问物理内存了，如果状态位是⽆效的，则 CPU 则会发送缺⻚中断请求。

3. 操作系统收到了缺⻚中断，则会执⾏缺⻚中断处理函数，先会查找该⻚⾯在磁盘中的⻚⾯的位置

4. 找到磁盘中对应的⻚⾯后，需要把该⻚⾯换⼊到物理内存中，但是在换⼊前，需要在物理内存中找空 闲⻚，如果找到空闲⻚，就把⻚⾯换⼊到物理内存中

5. ⻚⾯从磁盘换⼊到物理内存完成后，则把⻚表项中的状态位修改为有效的  

6.最后，CPU 重新执⾏导致缺⻚异常的指令。

若找不到空闲页（上述第四步）：

找不到空闲⻚的话，就说明此时内存已满了，这时候，就需要⻚⾯置换算法选择⼀个物理⻚，如果该物理⻚有被修改过（脏⻚），则把它换出到磁盘，然后把该被置换出去的⻚表项的状态改成⽆效的， 最后把正在访问的⻚⾯装⼊到这个物理⻚中

页表项

状态位：⽤于表示该⻚是否有效，也就是说是否在物理内存中，供程序访问时参考

访问字段：⽤于记录该⻚在⼀段时间被访问的次数，供⻚⾯置换算法选择出⻚⾯时参考

修改位：表示该⻚在调⼊内存后是否有被修改过，由于内存中的每⼀⻚都在磁盘上保留⼀份副本

如果没有修改，在置换该⻚时就不需要将该⻚写回到磁盘上，以减少系统的开销

如果已经被修改，则将该⻚重写到磁盘上，以保证磁盘中所保留的始终是最新的副本

硬盘地址：⽤于指出该⻚在硬盘上的地址，通常是物理块号，供调⼊该⻚时使⽤