计算机操作系统页面置换算法

在地址映射过程中，若在页面中发现所要访问的页面不在内存中，则产生缺页中断。当发生缺页中断时，如果操作系统内存中没有空闲页面，则操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存，以便为即将调入的页面让出空间。而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。
常见的页面置换算法有：

• 最佳置换算法（OPT）

最佳置换算法是一种理论上的方法，其所选择的被淘汰页面将是以后永久不使用的，或许是在最长（未来）时间内不再被访问的页面。由于人们目前无法预知，一个进程在内存的若干个页面中，哪个页面是未来最长时间内不在访问的，因而该算法是无法实现的，但可以利用该算法去评价其他算法。

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
利用最佳置换算法时的置换如图1（行表示页面引用串，列表示内存物理块）

图1 最佳置换算法置换图

由图可知采用最佳置换算法发生了9次缺页中断（一开始内存块为空，所以前三次也算缺页），6次页面置换。

• 先进先出置换算法（FIFO）

该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。利用先进先出页面置换算法时的置换如图2

图2 先进先出页面置换算法置换图

由图可知采用最佳置换算法发生了15次缺页中断，12次页面置换。

• 最近最久未使用算法（LRU）

该算法是根据页面调入内存后的使用情况做出决策的。选择最近最久未使用的页面予以淘汰。用“最近的过去”近似“最近的未来”。利用LRU算法时的置换如图3

图3 最近最久未使用算法置换图

由图可知采用最佳置换算法发生了12次缺页中断，9次页面置换。