页面置换算法
页面置换算法大题
页面置换算法大题
摘要：
一、页面置换算法概述
二、页面置换算法的分类
三、页面置换算法的优缺点分析
四、常见的页面置换算法及其应用
五、总结
正文：
一、页面置换算法概述
页面置换算法，是计算机操作系统中的一种内存管理技术。
它的主要作用是在内存有限的情况下，对内存中的页面进行有效管理，以便在需要时，能够迅速地调用所需的页面，提高系统的运行效率。
二、页面置换算法的分类
根据页面置换的原则，可以将页面置换算法分为以下几类：
1.最佳置换算法（OPT）：总是选择在将来最远的时间内不会被访问的页面进行置换。
2.最近最少使用（LRU）算法：选择距离现在最长时间内没有被访问过的页面进行置换。
3.时钟（Clock）算法：根据页面的访问频率，将其分为多个类别，选择访问次数最少的页面进行置换。
4.最不经常使用（LFU）算法：根据页面的访问次数，选择访问次数最少的页面进行置换。
三、页面置换算法的优缺点分析
各种页面置换算法都有其优点和缺点。
比如，最佳置换算法虽然理论上最优，但实际操作中难以实现，且可能导致内存碎片化。
最近最少使用算法虽然简单易行，但在应对突发访问需求时，可能会出现效率低下的问题。
四、常见的页面置换算法及其应用
在实际应用中，根据不同的系统需求和场景，可以选择不同的页面置换算法。
例如，对于需要频繁进行数据访问的系统，可以选择时钟算法或最近最少使用算法；对于需要保证页面顺序的系统，可以选择最佳置换算法或最不经常使用算法。
五、总结
页面置换算法是操作系统中重要的内存管理技术，其选择和应用直接影响到系统的运行效率和稳定性。
fifo算法c语言
fifo算法c语言FIFO算法C语言实现FIFO（First In First Out）算法是一种简单的页面置换算法，也称为先进先出算法。
该算法的核心思想是将最先进入内存的页面最先淘汰，即将页表中最早调入内存的页面移出内存。
本文将介绍如何使用C语言实现FIFO算法。
一、FIFO算法原理1.1 页面置换在操作系统中，为了提高程序运行效率，会将程序需要用到的数据和指令从硬盘上加载到内存中。
但是内存有限，无法容纳所有程序需要用到的数据和指令。
当内存不足时，就需要进行页面置换。
页面置换就是将当前正在使用但又不常用的页面从内存中移出，并将新的页面调入内存。
在进行页面置换时，需要选择一个合适的页面置换算法。
1.2 FIFO算法FIFO算法是一种简单而常用的页面置换算法。
它以队列为基础，将最早进入队列的页面作为被淘汰的对象。
具体来说，在FIFO算法中，操作系统会维护一个队列来记录当前正在使用的所有页面。
当需要进行页面置换时，操作系统会选择队头元素对应的页面进行淘汰，并将新调入内存中的页面插入队尾。
二、FIFO算法C语言实现2.1 算法流程FIFO算法的实现流程如下：1. 初始化页面队列，将所有页面按照调入内存的时间顺序依次插入队列；2. 当需要进行页面置换时，将队头元素对应的页面移出内存，并将新调入内存中的页面插入队尾；3. 重复执行步骤2。
2.2 代码实现下面是使用C语言实现FIFO算法的示例代码：```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define MAX_PAGE_NUM 100 // 最大页面数#define MAX_MEM_SIZE 10 // 最大内存容量int page_queue[MAX_PAGE_NUM]; // 页面队列int mem[MAX_MEM_SIZE]; // 内存int queue_head = 0; // 队头指针int queue_tail = -1; // 队尾指针// 初始化页面队列void init_page_queue(int page_num) {for (int i = 0; i < page_num; i++) {page_queue[i] = i % MAX_MEM_SIZE;}}// 页面置换函数void page_replace(int new_page) {int old_page = page_queue[queue_head]; // 获取被淘汰的页面mem[old_page] = new_page; // 将新页面调入内存中queue_tail = (queue_tail + 1) % MAX_PAGE_NUM; // 更新队尾指针queue_head = (queue_head + 1) % MAX_PAGE_NUM; // 更新队头指针}int main() {int page_num = 20; // 页面数int miss_count = 0; // 缺页次数init_page_queue(page_num);for (int i = 0; i < page_num; i++) {int page = page_queue[i];if (mem[page] == 0) { // 页面不在内存中miss_count++;page_replace(page);}}printf("缺页次数：%d\n", miss_count);return 0;}```2.3 测试结果上述代码的输出结果为：```缺页次数：10```由于内存容量只有10个页面，而总共需要调入20个页面，因此一共发生了10次页面置换。
最佳页面置换算法
最佳页面置换算法(Optimal)（非常专业）评价一个算法的优劣,可通过在一个特定的存储访问序列（页面走向）上运行它，并计算缺页数量来实现。
1 先入先出法（FIFO）最简单的页面置换算法是先入先出（FIFO）法。
这种算法的实质是，总是选择在主存中停留时间最长（即最老）的一页置换，即先进入内存的页，先退出内存。
理由是：最早调入内存的页，其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。
建立一个FIFO队列，收容所有在内存中的页。
被置换页面总是在队列头上进行。
当一个页面被放入内存时，就把它插在队尾上。
这种算法只是在按线性顺序访问地址空间时才是理想的，否则效率不高。
因为那些常被访问的页，往往在主存中也停留得最久，结果它们因变“老”而不得不被置换出去。
FIFO的另一个缺点是，它有一种异常现象，即在增加存储块的情况下，反而使缺页中断率增加了。
当然，导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。
现在来看下4块的情况：0 1 2 3 2 1 3 2 5 2 3 6 2 1 4 2【解答】刚开始内存并没有这个作业，所以发生缺页中断一次。
作业的0号页进入内存。
(1次缺页中断)而页1又不在内存，又发生缺页中断一次。
作业页1进入内存。
(2次缺页中断) 页2不在内存，发生缺页中断。
页2进入内存。
(3次缺页中断)页3不在内存，发生缺页中断。
页3进入内存。
(4次缺页中断)接下来调入页2，页1，页3，页2。
由于都在内存中，并不发生缺页中断。
页5不在内存，发生缺页中断。
页5进入内存，页5置换页0。
(5次缺页中断) 接下来调入页2，页3。
由于都在内存中，并不发生缺页中断。
页6不在内存，发生缺页中断。
页6进入内存。
页6置换页1。
(6次缺页中断) 页2在内存，不发生缺页中断。
页1不在内存(在发生第6次缺页中断时被置换了)，发生缺页中断。
页1进入内存，页2被置换。
(7次缺页中断)页4置换页3，页4进入内存。
(8次缺页中断)现在调入页2，但页2在发生第7次缺页中断时被置换掉了。
页面置换算法
页面置换算法2008-03-01 22:30评价一个算法的优劣,可通过在一个特定的存储访问序列（页面走向）上运行它，并计算缺页数量来实现。
1 先入先出法（FIFO）最简单的页面置换算法是先入先出（FIFO）法。
这种算法的实质是，总是选择在主存中停留时间最长（即最老）的一页置换，即先进入内存的页，先退出内存。
理由是：最早调入内存的页，其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。
建立一个FIFO队列，收容所有在内存中的页。
被置换页面总是在队列头上进行。
当一个页面被放入内存时，就把它插在队尾上。
这种算法只是在按线性顺序访问地址空间时才是理想的，否则效率不高。
因为那些常被访问的页，往往在主存中也停留得最久，结果它们因变“老”而不得不被置换出去。
FIFO的另一个缺点是，它有一种异常现象，即在增加存储块的情况下，反而使缺页中断率增加了。
当然，导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。
2 最优置换算法（OPT）最优置换（Optimal Replacement）是在理论上提出的一种算法。
其实质是：当调入新的一页而必须预先置换某个老页时，所选择的老页应是将来不再被使用，或者是在最远的将来才被访问。
采用这种页面置换算法，保证有最少的缺页率。
但是最优页面置换算法的实现是困难的，因为它需要人们预先就知道一个进程整个运行过程中页面走向的全部情况。
不过，这个算法可用来衡量（如通过模拟实验分析或理论分析）其他算法的优劣。
3 最久未使用算法（LRU）FIFO算法和OPT算法之间的主要差别是，FIFO算法利用页面进入内存后的时间长短作为置换依据，而OPT算法的依据是将来使用页面的时间。
如果以最近的过去作为不久将来的近似，那么就可以把过去最长一段时间里不曾被使用的页面置换掉。
它的实质是，当需要置换一页时，选择在最近一段时间里最久没有使用过的页面予以置换。
这种算法就称为最久未使用算法（Least Recently Used，LRU）。
常见的页面置换算法
常见的页面置换算法1.概述页面置换算法是操作系统中用于管理内存的一种算法，其目的是确保可用内存的最大化并实现对内存的高效使用。
在操作系统中，当进程所需的内存空间超出了可用的物理内存空间时，操作系统就需要从主存中选择一些页面腾出空间来装载进程所需的页面。
这就需要使用页面置换算法。
2.常见的页面置换算法2.1最优页面置换算法(OPT)最优页面置换算法是一种理论上的置换算法。
它的核心思想是通过计算进程未来访问各个页面的时间和距离，来推断出离当前时间最久的页面。
这种算法的优点是能够保证页面置换的最优性，但是它需要预先知道进程未来所有的页面调度情况，这在实际应用中是不可行的。
2.2先进先出(FIFO)置换算法先进先出置换算法是一种很简单的置换算法，它选取主存中驻留时间最长的页面作为替换目标。
优点是实现简单，但是缺点是可能会引发置换震荡问题。
2.3最近最久未使用算法(LRU)最近最久未使用算法是一种比较常用的页面置换算法，其核心思想是将驻留时间久且最近一次使用时间早的页面视为需要置换的页面。
相对于FIFO算法，LRU算法能够保证更高的页面命中率和更小的置换次数。
2.4时钟置换算法(Clock)时钟置换算法是一种改进型的FIFO算法。
该算法使用一个环形队列来存储主存中的页面位置信息。
当需要置换页面时，指针先指向队列首位置，遍历队列并且在第一遍扫描时，将页框的访问位ACC设置为0。
第一遍扫描结束后，如果有页面的ACC位为0，就将其替换出去。
如果找不到未访问页面，指针再回到队列首位置，以此类推，直到找到为止。
3.总结以上所述的几种页面置换算法是操作系统中常见的算法。
它们各有优点和缺点，在实际应用中，需要根据实际情况进行选择。
在选择算法后，还需要对其进行适当的调整，以满足实际需求。
操作系统-页面置换算法课件
第一章 操作系统引论
图5-3 利用最佳页面置换算法时的置换图
3
第一章 操作系统引论
2. 先进先出(FIFO)页面置换算法 FIFO算法是最早出现的置换算法。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。该算法实现简单，只需把一个进程已调入内存的页面 按先后次序链接成一个队列，并设置一个指针，称为替换指 针，使它总是指向最老的页面。但该算法与进程实际运行的 规律不相适应，因为在进程中，有些页面经常被访问，比如， 含有全局变量、常用函数、例程等的页面，FIFO算法并不能 保证这些页面不被淘汰。
9
第一章 操作系统引论
图5-6 某进程具有8个页面时的LRU访问情况
10
第一章 操作系统引论
2) 栈 可利用一个特殊的栈保存当前使用的各个页面的页面号。 每当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出， 将它压入栈顶。因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号， 而栈底则是最近最久未使用页面的页面号。假定现有一进程， 它分有五个物理块，所访问的页面的页面号序列为：
4
第一章 操作系统引论
图5-4 利用FIFO置换算法时的置换图
5
第一章 操作系统引论
5.3.2 最近最久未使用和最少使用置换算法 1. LRU(Least Recently Used)置换算法的描述 FIFO置换算法的性能之所以较差，是因为它所依据的条
件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反 映页面的使用情况。最近最久未使用(LRU)的页面置换算法 是根据页面调入内存后的使用情况做出决策的。
1
第一章 操作系统引论
5.3.1 最佳置换算法和先进先出置换算法 1. 最佳(Optimal)置换算法 最佳置换算法是由Belady于1966年提出的一种理论上的
fifo 页面置换算法
fifo 页面置换算法页面置换算法是操作系统中一种重要的内存管理技术，用于决定当内存中某个时间点所包含的页面（即帧）数量大于物理内存容量时，应该淘汰哪个页面，以便为新的页面腾出空间。
FIFO （FirstInFirstOut，先进先出）页面置换算法是一种常见的算法，其基本思想是优先淘汰最先进入内存的页面。
一、算法原理FIFO页面置换算法的基本原理是，当需要为新的页面分配内存时，选择最早进入内存的页面进行淘汰。
这种算法的优点是实现简单，缺点是对频繁调用的页面影响较大，因为这些页面最先进入内存，所以被淘汰的可能性也较大。
但是它能够确保被淘汰的页面是最早进入内存的页面，因此它能够提供一定的公平性。
二、算法步骤FIFO页面置换算法的实施步骤如下：1.记录每个页面进入和离开内存的时间；2.当需要为新的页面分配内存时，比较该页面与其最先进入内存的时间；3.优先淘汰最先进入内存的页面；4.将新页面放入空出的帧中。
三、算法优缺点1.优点：a.实现简单，易于实现；b.在许多场景下能提供较好的性能；c.有利于保持页面的有序性。
2.缺点：a.频繁调用的页面被淘汰的可能性较大，可能导致频繁的页面加载和卸载操作；b.对于某些应用场景可能不够高效，因为一些页面可能长时间在内存中占据空间，而不会被频繁使用。
因此需要对其进行优化，以便在减少页面的浪费和提高系统性能之间找到平衡。
四、应用场景FIFO页面置换算法适用于各种操作系统和应用程序，包括但不限于Web服务器、数据库系统、桌面环境等。
它尤其适用于那些对响应速度要求较高且对内存使用效率要求不高的场景。
例如，一些网页浏览、邮件阅读等应用场景，由于页面加载频率较高，FIFO算法可能会影响性能。
五、总结总的来说，FIFO页面置换算法是一种简单易行的内存管理技术，但在实际应用中需要根据具体场景进行优化。
在实际操作中，需要根据应用的特点和需求选择合适的页面置换算法，以提高系统的性能和稳定性。
操作系统——模拟页面置换算法（FIFO——先入先出、LRU——最近最少使用、LFU——最近。。。
操作系统——模拟页⾯置换算法（FIFO——先⼊先出、LRU——最近最少使⽤、LFU——最近。
操作系统——模拟页⾯置换算法（FIFO——先⼊先出、LRU——最近最少使⽤、LFU——最近最不常使⽤），计算置换率（包含程序框图）导语：1. FIFO页⾯置换算法：最简单的页⾯置换算法。
这种算法的基本思想是：当需要淘汰⼀个页⾯时，总是选择驻留主存时间最长的页⾯进⾏淘汰，即先进⼊主存的页⾯先淘汰。
(看时间)2. LRU页⾯置换算法：最近最少使⽤，简单来说就是将数据块中，每次使⽤过的数据放在数据块的最前端，然后将存在的时间最长的，也就是数据块的末端的数据置换掉。
(看时间)3. LFU页⾯置换算法：近期最少使⽤算法，选择近期最少访问的页⾯作为被替换的页⾯，如果⼀个数据在最近⼀段时间内使⽤次数很少，那么在将来⼀段时间内被使⽤的可能性也很⼩。
(看次数)4. 置换率与与缺页率不同。
置换率⽤置换次数算，缺页率⽤缺页中断次数算。
FIFO页⾯置换算法：Linux效果图（采⽤UOS + VScode + g++）程序框图C++代码(FIFO)：#include<iostream>using namespace std;static int mnum;//物理块数static int pnum;//页⾯⾛向static int count=0;//页⾯置换次数static int *analogblock;//模拟物理块static int *block;//物理块static int *process;//随机页⾯访问序列int judge(int a[],int n,int x) //判断数组中是否已有x，若有返回其下标值，没有则返回-1 {int i;for (i=0;i<n;i++)if(x==a[i])return i;return -1;}void replace(int y,int mnum,int x)//⽤于物理块页⾯置换，y是⽤来置换的页⾯，x是被置换的页⾯ {int i;for (i=0;i<mnum;i++)if(x==block[i])block[i]=y;}int main() {int i;int maxanalogblock=-1;//模仿队列的定义int x;cout<<"请输⼊页框⼤⼩物理块数：\n";cin>>mnum;if(mnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩！"<<endl;return 0;}cout<<"⾃动⽣成的内存块需求序列个数：\n";cin>>pnum;if(pnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩！"<<endl;return 0;}analogblock=new int[mnum];block=new int[mnum];process=new int[pnum];for (i=0;i<mnum;i++) analogblock[i]=-1;for (i=0;i<mnum;i++) block[i]=-1;///////////////////////随机产⽣页⾯⾛向序列cout<<"产⽣随机序列如下：\n";srand( (unsigned)time( NULL ) );//以time函数值（即当前时间）作为种⼦数，保证两次产⽣序列的随机性for (i=0; i<pnum; i++) {process[i] = rand()%10;cout<<process[i]<<" ";}cout<<endl;//////////////////////cout<<"先进先出(FIFO)页⾯置换算法，结果： \n\n";//////////////////////for (x=0;x<pnum;x++) //⾃动读数 {//读⼀个序列号，输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i]!=-1)cout<<analogblock[i]<<" ";}//////////////////////////maxanalogblock++;//读数后maxanalogblock⾃动+1if(maxanalogblock<mnum) //若在物理块范围内 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {analogblock[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊block[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断调⼊页⾯"<<process[x]<<endl;} else //若数组中存在待插⼊元素 {maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素，回滚maxanalogblock值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 已存在直接访问"<<endl;}} else //超过物理块数的元素 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {//队列法插⼊(尾部元素出，新元素从头部⼊)cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断页⾯"<<process[x]<<"置换出页⾯"<<analogblock[0]<<endl; replace(process[x],mnum,analogblock[0]);//置换物理块中页⾯for (i=0;i<mnum-1;i++)LRU 页⾯置换算法：Linux 效果图（采⽤UOS + VScode + g++）程序框图C++代码(LRU)： analogblock[i]=analogblock[i+1];analogblock[mnum-1]=process[x];//////////////////maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素，回滚maxanalogblock 值count++;} else //若数组中存在待插⼊元素 {maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素，回滚maxanalogblock 值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 已存在 直接访问"<<endl;}}}//读⼀个序列号，输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1) cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i]!=-1)cout<<analogblock[i]<<" ";}cout<<endl<<"页⾯换算次数为："<<count<<endl;cout<<"置换率为："<<(float)count/pnum<<endl;return 0;}//g++ test71.cpp -o test71 -lpthread&&./test71#include<iostream>using namespace std;static int mnum;//物理块数static int pnum;//页⾯⾛向static int count=0;//页⾯置换次数static int *analogblock;//模拟物理块static int *block;//物理块static int *process;//随机页⾯访问序列int judge(int a[],int n,int x) //判断数组中是否已有x ，若有返回其下标值，没有则返回-1 {int i;for (i=0;i<n;i++)if(x==a[i])return i;return -1;}void replace(int y,int mnum,int x)//⽤于物理块页⾯置换，y是⽤来置换的页⾯，x是被置换的页⾯ { int i;for (i=0;i<mnum;i++)if(x==block[i])block[i]=y;}void move(int a[],int n,int i) //移动下标为i的元素到尾部 {int j;int m=a[i];for (j=i;j<n-1;j++)a[j]=a[j+1];a[n-1]=m;}int main() {int i;int maxanalogblock=-1;//模仿栈的定义int x;cout<<"请输⼊页框⼤⼩物理块数：\n";cin>>mnum;if(mnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩！"<<endl;return 0;}cout<<"⾃动⽣成的内存块需求序列个数：\n";cin>>pnum;if(pnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩！"<<endl;return 0;}analogblock=new int[mnum];block=new int[mnum];process=new int[pnum];for (i=0;i<mnum;i++) analogblock[i]=-1;///////////////////////随机产⽣页⾯⾛向序列cout<<"产⽣随机序列如下：\n";srand( (unsigned)time( NULL ) );//以time函数值（即当前时间）作为种⼦数，保证两次产⽣序列的随机性for (i=0; i<pnum; i++) {process[i] = rand()%10;cout<<process[i]<<" ";}cout<<endl;//////////////////////cout<<"最近最少使⽤(LRU)页⾯置换算法，结果： \n\n";//////////////////////for (x=0;x<pnum;x++) //⾃动读数 {//读⼀个序列号，输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i]!=-1)cout<<analogblock[i]<<" ";}//////////////////////////maxanalogblock++;//读数后maxanalogblock⾃动+1LFU 页⾯置换算法：Linux 效果图（采⽤UOS + VScode + g++）程序框图 if(maxanalogblock<mnum) //若在物理块范围内 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {analogblock[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊block[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断 调⼊页⾯"<<process[x]<<endl;} else //若数组中存在待插⼊元素 {move(analogblock,maxanalogblock,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i 的元素到尾部maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素，回滚maxanalogblock 值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 已存在 直接访问"<<endl;}} else //超过物理块数的元素 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {//栈法插⼊(第⼀个元素出，后⾯元素前移，新元素从尾部⼊)cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断 页⾯"<<process[x]<<"置换出页⾯"<<analogblock[0]<<endl; replace(process[x],mnum,analogblock[0]);//物理块中页⾯置换for (i=0;i<mnum-1;i++)analogblock[i]=analogblock[i+1];analogblock[mnum-1]=process[x];//////////////////maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素，回滚maxanalogblock 值count++;} else //若数组中存在待插⼊元素 {move(analogblock,mnum,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i 的元素到尾部maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素，回滚maxanalogblock 值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 已存在 直接访问"<<endl;}}}//读⼀个序列号，输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i]!=-1)cout<<analogblock[i]<<" ";}cout<<endl<<"页⾯换算次数为："<<count<<endl;cout<<"置换率为："<<(float)count/pnum<<endl;return 0;}//g++ test72.cpp -o test72 -lpthread&&./test72C++代码(LFU)：#include<iostream>using namespace std;static int mnum;//物理块数static int pnum;//页⾯⾛向static int count=0;//页⾯置换次数static int **analogblock;//模拟物理块static int *block;//物理块static int *process;//随机页⾯访问序列int judge(int *a[],int n,int x) //判断数组中是否已有x，若有返回其下标值，没有则返回-1 {int i;for (i=0;i<n;i++)if(x==a[i][0])return i;return -1;}void replace(int y,int mnum,int x)//⽤于物理块页⾯置换，y是⽤来置换的页⾯，x是被置换的页⾯ { int i;for (i=0;i<mnum;i++)if(x==block[i])block[i]=y;}void move(int *a[],int n,int i) //移动下标为i的元素，⽐较访问次数次多少进⾏前进 {int j;int m=a[i][0];int m2=a[i][1];for (j=i;j<n-1;j++) {if(m2>=a[j+1][1]) {a[j][0]=a[j+1][0];a[j][1]=a[j+1][1];a[j+1][0]=m;a[j+1][1]=m2;}}}int main() {int i;int maxanalogblock=-1;//模仿栈的定义int x;//动态数组初始化cout<<"请输⼊页框⼤⼩物理块数：\n";cin>>mnum;if(mnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩！"<<endl;return 0;}cout<<"⾃动⽣成的内存块需求序列个数：\n";cin>>pnum;if(pnum>999999) {cout<<"输⼊超出控制⼤⼩！"<<endl;return 0;}analogblock=(int**) (new int[mnum]);block=new int[mnum];process=new int[pnum];for (i=0;i<mnum;i++) analogblock[i]=(int*) new int[2];//⽤于保存页⾯号和访问次数for (i = 0; i < mnum; i++) {analogblock[i][0]=-1;analogblock[i][1]=0;}///////////////////////随机产⽣页⾯⾛向序列cout<<"产⽣随机序列如下：\n";srand( (unsigned)time( NULL ) );//以time函数值（即当前时间）作为种⼦数，保证两次产⽣序列的随机性for (i=0; i<pnum; i++) {process[i] = rand()%10;cout<<process[i]<<" ";}cout<<endl;//////////////////////cout<<"最近最不常使⽤(LFU)页⾯置换算法，结果： \n\n";//////////////////////for (x=0;x<pnum;x++) //⾃动读数 {//读⼀个序列号，输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i][0]!=-1)cout<<analogblock[i][0]<<" ";//<<"访问次数"<<analogblock[i][1]<<" "}//////////////////////////maxanalogblock++;//读数后maxanalogblock⾃动+1if(maxanalogblock<mnum) //若在物理块范围内 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {analogblock[0][0]=process[x];//新元素从头部插⼊analogblock[0][1]=1;block[maxanalogblock]=process[x];//新元素从尾部插⼊move(analogblock,mnum,0);//移动下标为i的元素到相同访问次数页⾯的顶部cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断调⼊页⾯"<<process[x]<<endl;} else //若数组中存在待插⼊元素 {// move(analogblock,maxanalogblock,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i的元素到尾部analogblock[judge(analogblock,mnum,process[x])][1]++;move(analogblock,mnum,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i的元素到相同访问次数页⾯的顶部maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素，回滚maxanalogblock值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 已存在直接访问"<<endl;}} else //超过物理块数的元素 {if(judge(analogblock,mnum,process[x])==-1)//若数组中不存在待插⼊元素 {//栈法插⼊(新元素从头部⼊，替换掉头部)cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 缺页中断页⾯"<<process[x]<<"置换出页⾯"<<analogblock[0][0]<<endl; replace(process[x],mnum,analogblock[0][0]);//物理块中页⾯置换analogblock[0][0]=process[x];analogblock[0][1]=1;move(analogblock,mnum,0);//移动下标为i的元素相同访问次数页⾯的顶部//////////////////maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素，回滚maxanalogblock值count++;} else //若数组中存在待插⼊元素 {analogblock[judge(analogblock,mnum,process[x])][1]++;move(analogblock,mnum,judge(analogblock,mnum,process[x]));//移动下标为i的元素到相同访问次数页⾯的顶部maxanalogblock--;//因为没有插⼊新元素，回滚maxanalogblock值cout<<" 第"<<x+1<<"次访问，页⾯"<<process[x]<<" 已存在直接访问"<<endl; }}}//读⼀个序列号，输出当前数组元素cout<<"真实物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(block[i]!=-1)cout<<block[i]<<" ";}cout<<"模拟物理块情况：";for (i=0;i<mnum;i++) {if(analogblock[i][0]!=-1)cout<<analogblock[i][0]<<" ";}cout<<endl<<"页⾯换算次数为："<<count<<endl;cout<<"置换率为："<<(float)count/pnum<<endl;return 0;}//g++ test73.cpp -o test73 -lpthread&&./test73。
页面分配FIFO算法
先进先出(FIFO)页面置换算法一、设计思想该算法总是淘汰最先进入内存的页面，既选择内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。
该算法实现简单，只需要把一个进程已调入内存的页面，按照先后测序链接成一个队列，并设置一个指针，使他总是指向最老的页面。
但该算法与进程实际运行的规律不相适应，因为在进程中，有些页面经常被访问，比如，含有全局变量、常用函数、例程等的页面，FIFO 算法并不能保证这些页面不被淘汰。
这里，我们用下面的例子，采用FIFO 算法进行页面置换。
当进程第一次访问页面2时，将把第七页换出，因为它是最先被调入内存的；在第一次范文页面3时，又将把第零页换出，因为他在现有的2，0，1三个页面中是最老的页。
由下图可以看出，利用FIFO 算法时进行了十二次页面置换，比最佳置换算法正好多一倍。
引用率0 1二、运行结果1、输入分配的物理块数和页面号引用串，执行算法。
2、执行FIFO算法过程如下：三、源程序代码#include <iostream>#include <iomanip> //使用setw()时用到的头文件#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <conio.h> //使用getchar()时用到的头文件using namespace std;#define Max 30 //某进程调入内存中的最大页面数#define Size 10 //系统为某进程分配的最大物理块数void Init(int Block[],int m) //初始化物理块{ int i;for(i=0;i<m;i++){Block[i]=-1;}}void creat(int Page[],int n) //输入页面串引用号{ int i;for(i=0;i<n;i++){cin>>Page[i];}void FIFO(int Page[],int Block[],int n,int m){//max_stay:比较当前内存中页面驻留的最久时间,count:统计页面置换次数//get:某物理块是否等待驻入新页面(-1:否)//flag:标记当前序号页面是否已驻入内存(-1:否)//block_num:驻留内存时间最长的页面所在的物理块序号//time[]标记对应序号的物理块中页面驻留时间int i,j,max_stay=0,count=0;int get=-1,flag=-1,block_num=-1;int time[Size];for(i=0;i<m;i++) //初始化time[]{ time[i]=0;}for(i=0;i<n;i++){ for(j=0;j<m;j++) //有空闲物理块时，页面直接驻入内存空闲块{ if(Block[j]==-1){get=j; //物理块j即将(/等待)驻入新页面break;}}for(j=0;j<m;j++) //查找序号相同的页面{ if(Block[j]==Page[i])//物理块j中页面与当前期望调入内存的页面相同{flag=j;break;}}for(j=0;j<m;j++) //找到驻留内存时间最久的页面置换出{if(time[j]>max_stay){max_stay=time[j];block_num=j; //block_num标记当前序号物理块中页面驻留时间最久}}if(flag==-1) //不存在相同页面{ if(get!=-1) //物理块即将(/等待)驻入新页面{Block[get]=Page[i]; //存入页面time[get]=0; //当前物理块重新计时for(j=0;j<=get;j++) //已驻入页面的驻留时间加1{time[j]++;}get=-1;}else //页面调度置换，序号block_num的物理块是驻留时间最久的{Block[block_num]=Page[i];time[block_num]=0;for(j=0;j<Size;j++){time[j]++;}block_num=-1;max_stay=0;count++;}}else //待调入页面与序号flag的物理块中页面相同{for(j=0;j<m;j++){time[j]++;}flag=-1;}for(j=0;j<m;j++) //输出物理块中的页面驻入情况{cout<<setw(3)<<Block[j];}cout<<endl;}if(n>m)count=count+m-3;cout<<"缺页中断次数为:"<<count<<endl;}void main(){ int n,m,Page[Max],Block[Size];cout<<"*******先进先出FIFO页面置换算法*******"<<endl;cout<<"--------------------------------------"<<endl;cout<<"*******(默认:-1表示物理块空闲)*******"<<endl;cout<<endl<<"请输入系统为进程分配的物理块数(m<=10):";while(1){cin>>m;if(m>Size||m<1){cout<<"警告：输入的数据错误！"<<endl;cout<<"请重新输入物理块数:";}else break;}Init(Block,m);cout<<"请输入总页面数(n<=30):";cin>>n;cout<<"\n请输入页面号引用串:";creat(Page,n);cout<<"FIFO算法过程如下:"<<endl;FIFO(Page,Block,n,m);getchar(); //直接执行exe文件时做停留查看结果之用getchar();}。
页面置换算法(FIFO算法,LRU算法)
实验四页面置换算法一、实验流程图二、实验程序#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <malloc.h>#define null 0#define len sizeof(struct page)struct page{ int num;int tag;struct page *next;};struct page *create(int n) /*建立分配的内存空间，并初始化，返回头结点*/{int count=1;struct page *p1,*p2,*head;head=p2=p1=(struct page *)malloc(len); //开辟一个新的单元,并将malloc返回的指针转换为结构体类型的指针p1->tag=-1;p1->num=-1;while(count<n){count++;p1=(struct page *)malloc(len);p1->tag=-1;p1->num=-1;p2->next=p1;p2=p1;}p2->next=null;return(head);}void FIFO(int array[],int n){int *p;struct page *cp,*dp,*head,*new1;int count=0;head=create(n);p=array;while(*p!=-1){ cp=dp=head;for(;cp->num!=*p&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if (cp->num==*p) printf(" ! " );else{ count++;cp=head;for(;cp->tag!=-1&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if(cp->tag==-1){cp->num=*p;printf(" * ");}else{new1=(struct page*)malloc(len);new1->num=*p;new1->tag=0;new1->next=null;cp->next=new1;head=head->next;printf(" %d ",dp->num);free(dp);}}p++;}printf("\nQueye Zongshu : %d \n",count);}void LRU(int array[],int n){int count=0,*p=array;struct page *head,*cp,*dp,*rp,*new1,*endp;head=create(n);while(*p!=-1){cp=dp=rp=endp=head;for(;endp->next!=null;) endp=endp->next;for(;cp->num!=*p&&cp->next!=null;){rp=cp;cp=cp->next;}if(cp->num==*p){printf(" ! ");if(cp->next!=null){if(cp!=head)rp->next=cp->next;else head=head->next;}endp->next=cp;cp->next=null;}else{count++;cp=rp=head;for(;cp->tag!=-1&&cp->next!=null;) cp=cp->next;{printf(" * ");cp->num=*p;cp->tag=0;}else{new1=(struct page *)malloc(len);new1->num=*p;new1->tag=0;new1->next=null;cp->next=new1;dp=head;head=head->next;printf(" %d ",dp->num);free(dp);}}p++;}printf("\nQueye Zongshu : %d \n",count);}OPT(int array[],int n){int *p,*q,count=0,i;struct page *head,*cp,*dp,*new1;p=array;head=create(n);while(*p!=-1){ cp=head;for(;cp->num!=*p&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if(cp->num!=*p){ count++;cp=head;for(;cp->tag!=-1&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if(cp->tag==-1){printf(" * ");cp->num=*p;cp->tag=0;}else{ i=1;q=p;q++;cp=head;while(*q!=-1&&i<n){ for(;*q!=cp->num&&cp->next!=null;) cp=cp->next;if(*q==cp->num){cp->tag=1;i++;}q++;cp=head;}if(i==n){for(;cp->tag!=0;) cp=cp->next;printf(" %d ",cp->num);cp->num=*p;}else{ cp=head;for(;cp->tag!=0;) cp=cp->next;if(cp==head){ for(;cp->next!=null;) cp=cp->next;new1=(struct page *)malloc(len);new1->num=*p;new1->tag=0;new1->next=null;cp->next=new1;dp=head;head=head->next;printf(" %d ",dp->num);free(dp);}else{ printf(" %d ",cp->num);cp->num=*p;}}cp=head;for(;cp->next!=null;) {cp->tag=0;cp=cp->next;}cp->tag=0;}}else printf(" ! ");p++;}printf("\nQueye Zongshu : %d \n",count);}main(){FILE *fp;char pt;char str[10];int i,j=0;int page[50],space=0;for(i=0;i<50;i++)page[i]=-1;fp=fopen("page.txt","r+");if(fp==NULL){printf("Cann't open the file\n");exit(0);}i=0;while((pt=fgetc(fp))!=EOF)/*将数字字符串转化成整型-开始*/ {if(pt>='0'&&pt<='9'){str[i]=pt;i++;space=0;}else{if(pt==' '||pt=='\n'){if(space==1) break;else{str[i]='\0';page[j]=atoi(str);if(pt=='\n') break;else{space=1;j++;i=0;}}}}}/*结束*/if(pt==EOF) {str[i]='\0';page[j]=atoi(str);}i=0;while(page[i]!=-1) {printf(" %d ",page[i]);i++;}fclose(fp);printf("\n");printf(" ! : mean no moved \n * : mean have free space \n\n"); printf("FIFO ");FIFO(page,3);printf("\nLRU ");LRU(page,3);printf("\nOPT ");OPT(page,3);}。
【操作系统】页面置换算法（最佳置换算法）（C语言实现）
【操作系统】页⾯置换算法（最佳置换算法）（C语⾔实现）【操作系统】页⾯置换算法（最佳置换算法）（C语⾔实现）（编码⽔平较菜，写博客也只是为了个⼈知识的总结和督促⾃⼰学习，如果有错误，希望可以指出）1.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。
⼀个好的页⾯置换算法，应具有较低的页⾯更换频率。
从理论上讲，应该保留最近重复访问的页⾯，将以后都不再访问或者很长时间内不再访问的页⾯调出。
----百度百科2.具体的页⾯置换算法：2.1 最佳置换算法：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，那么如果发⽣缺页中断时，就将该页⾯换出，以便存放后⾯调⼊内存中的页⾯。
1.这是计算机操作系统（第四版）中的⼀个例⼦。
系统⾸先为进程分配了三个物理块。
上⾯⼀排数字是作业号。
在转满三个物理块后，要访问2号作业，2号作业不在内存，所以会发⽣缺页中断，然后系统需要将2号作业调⼊内存，但是此时物理块已经装满。
2.依据最佳置换算法，会将7号页换出（0号页在2号页后第1个就会被访问，1号页在2号页后第10个会被访问，7号页在2号页后第14个会被访问，7号页在已经装⼊内存的作业中是未来最长时间不会被访问的，所以换出7号页）。
3.后⾯依次类推。
2.2 先进先出算法：如果发⽣缺页中断，需要换出⼀个页⾯的时候，总是选择最早进⼊内存的页⾯，即选择在内存中驻留时间最久的页⾯进⾏换出。
有点不清楚。
就是每次发⽣缺页就将最早进⼊内存的页⾯换出，然后将刚调⼊的页⾯换⼊该物理块。
2.3 最近最久未使⽤（LRU）置换算法：LRU算法是缺页中断发⽣时选择最久未使⽤的页⾯进⾏换出。
这个算法其实也很好判断。
分享⼀个⼩技巧。
内存分配了k个物理块，发⽣缺页中断将要往内存调⼊某个页⾯的时候，在该页⾯往前⾯数K个物理块最前⾯的那个就会是要换出的，因为该页⾯最长时间未被使⽤过。
最佳页面置换算法例题
最佳页面置换算法例题
最佳页面置换算法是一种用于将一组页面按照某种规则进行页
边距和布局调整的算法。
下面是一个简单的例题,用于说明如何使用
最佳页面置换算法:
假设有一组文档,共10页,每页有4个页面。
每个页面的大小和
位置都已知,现在需要将这些文档按最佳页面置换算法进行调整,使
得每页的页面数量最少,页面距离最合理。
1. 确定每页需要的页面数量
每页需要的页面数量可以通过以下公式计算:
每页需要的页面数量 = (页数× 2 + 1) / 2
例如,第5页需要的页面数量为(5 × 2 + 1) / 2 = 8/2 = 4页。
2. 确定页面的位置和大小
接下来,需要确定每页应该包含哪些页面。
一种方法是从左到右,从上到下遍历每个页面,并在每个页面上标记出需要保留的页面数量。
例如,在第5页上,需要保留4个页面,所以标记为4个红色矩形。
另一种方法是使用布局算法来确定页面的位置和大小。
例如,可
以使用仿宋字体来设计一个布局,使得每页包含以下页面:第一页、第二页、第三页、第四页和第五页。
3. 调整文档布局
根据标记的数量和位置,使用最佳页面置换算法将文档进行布局
调整。
例如,对于上述例子,第5页应该包含以下页面:第一页、第二页、第三页、第四页和第五页。
4. 检查布局是否合理
最后,需要检查调整后的文档布局是否合理。
例如,如果在某个页面上使用了过多的页面,就需要重新调整页面数量或调整页面的位置。
最佳页面置换算法是一种常用的文档布局算法,可以帮助设计师
和开发人员高效地设计文档布局,提高文档的可读性和可用性。
页面置换算法实验总结
页面置换算法实验总结
在操作系统中，页面置换算法是为了解决内存不足的问题，当内存中的页面不足时，需要选择一些页面进行置换，将其换出到磁盘上，从而为新的页面腾出空间。
在本次实验中，我实现了三种页面置换算法，分别是FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）和OPT（最佳置换）。
下面是对这三种算法的总结：
1. FIFO算法：FIFO算法是最简单的页面置换算法，它按照页面进入内存的顺序进行置换。
实验结果显示，FIFO算法在某些情况下可能会导致“抖动”现象，即不断发生页面置换，性能较差。
2. LRU算法：LRU算法是根据页面的使用历史进行置换，将最长时间没有被使用的页面置换出去。
实验结果显示，LRU算法相比于FIFO算法在减少页面抖动方面表现更好，但是实现起来较为复杂，需要维护一个访问历史记录的数据结构。
3. OPT算法：OPT算法是一种理想情况下的页面置换算法，它通过预测未来的页面访问情况来选择最佳的页面进行置换。
实验结果显示，OPT算法在减少页面抖动方面表现最好，但是实现起来较为困难，需要对未来的页面访问情况进行预测。
综上所述，不同的页面置换算法在不同的场景下有着不同的表现。
FIFO算法简单易实现，但性能较差；LRU算法在某些情况下能够较好地减少页面抖动；OPT算法在理论上是最佳的页面置换算法，但实现起来较为困难。
实际中的选择需要根据具体的应用场景
和系统需求来确定。
操作系统之页面置换算法（最佳置换OPT，先进先出FIFO，最近最久未使用LRU）
操作系统之页⾯置换算法（最佳置换OPT，先进先出FIFO，最近最久未使⽤LRU）最近学习操作系统时，实验要求实现常见的三种页⾯置换算法，博主按照书上要求试着编写，实现了案例，并记录在博客随记中，以便后续⾃⼰复习并也给需要的同学分享参考⼀下!⽔平有限，若有错，请悄悄告诉博主！博主好⽴即改正。
最佳置换算法（optimal replacement，OPT）是从内存中选择今后不再访问的页⾯或者在最长⼀段时间后才需要访问的页⾯进⾏淘汰。
如下例⼦：根据页⾯⾛向依次处理，得到最终的置换结果如下图表，整个页⾯缺页次数为7，缺页率为7/12=58%。
1 #include <iostream>2 #include <stdio.h>3 #include <stdlib.h>4#define N 125#define B 36using namespace std;78int pageArr[N]={1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5};//页⾯⾛向9int block[B]={0};//物理块3个，其数值是页号10 typedef struct FLAG {11int flags[B];12int counts;13 } FLAG;1415void opt(int pageArr[],int block[]);16int inBlock(int which);17int findFar(int next);18void Replace(int index,int value);19void disPlay();2021int main(void){22 cout << "begin:" <<endl;23 opt(pageArr,block);24 cout << "end!" <<endl;25return0;26 }2728void opt(int pageArr[],int block[]){29int getIndex;30for(int i=0;i<N;i++){31if(i<3){//前3页号#短缺#进队列32 block[i]=pageArr[i];33 printf("缺页：(null)-->%d\n",pageArr[i]);34 }35else {36if(i==3){37 disPlay();3839 }40if(inBlock(pageArr[i])!=-1){//下⼀个页⾯if在物理块中返回index并跳过,反-141 disPlay();4243continue;44 }45 getIndex=findFar(i+1);//从下⼀个页号，找到最远出现的页⾯,替换的下标46if(getIndex==-1){47 cout<<"error,not replace obj!"<<'\t';48 }49else{50 Replace(getIndex,pageArr[i]);//由下标找到上⼀组替换⽬标，⽤第⼆参数替换51 disPlay();5253 }54 }55 }56return;57 }5859//替换block中的物理块60void Replace(int index,int value){61 printf("缺页：%d--被替换为-->%d\n",block[index],value);62 block[index]=value;63return;64 }656667//找到最远出现的页⾯68int findFar(int next){69int index=-1;//error，默认返回不存在的索引70 FLAG myflag;71 myflag.flags[0]=0;72 myflag.flags[1]=0;73 myflag.flags[2]=0;74 myflag.counts=0;75int stop = N-next;76while(stop--){77 index=inBlock(pageArr[next++]);78if(index!=-1){79 myflag.flags[index]=1;80 myflag.counts++;83break;84 }85 }86for(index=0;index<B;index++){87if(myflag.flags[index]==0)88break;89 }90return index;91 }929394//下⼀个页⾯if在物理块中返回index,反-195int inBlock(int which){96//int i=0;97//while(i<B)98// if(block[i++]==which)99// return i-1;100for(int i=0;i<B;i++){101if(block[i]==which)102return i;103 }104return -1;105 }106107//打印⼀元组108void disPlay(){109int i=0;110while(i<B){111 printf("%d\t",block[i++]);112 }113 printf("\n");114return;115 }上⾯是博主使⽤C++（基本是C语法）编写的代码，运⾏结果如下：//////////////////////////////////////////////////////////////////////////begin:缺页：(null)-->1缺页：(null)-->2缺页：(null)-->31 2 3缺页：3--被替换为-->41 2 41 2 41 2 4缺页：4--被替换为-->51 2 51 2 51 2 5缺页：1--被替换为-->33 2 5缺页：3--被替换为-->44 2 54 2 5end!//////////////////////////////////////////////////////////////////////////先进先出算法：先进先出置换算法（first in first out,FIFO）是淘汰最先进⼊内存的页⾯，即选择在内存中驻留时间最长的页⾯进⾏淘汰的算法。
列举5种页置换算法
列举5种页置换算法
1. 先进先出（First-In-First-Out，FIFO）算法：最早进入内存的页将被替换出去，是最简单的页面置换算法，但也存在缺点，即无法区分页的重要性和频繁使用程度。
2. 最近最久未使用（Least Recently Used，LRU）算法：根据页的最近使用时间来进行置换，即替换最久未被使用的页，相对于FIFO算法，能更好地利用页的使用频率。
3. 最不经常使用（Least Frequently Used，LFU）算法：根据页的使用次数来进行置换，即替换使用次数最少的页，可以更好地适应动态变化的访问模式。
4. 最佳置换（Optimal）算法：根据将来的访问模式进行置换，即替换将来不再使用的页，由于需要预先预测访问模式，实现较为困难。
5. 时钟（Clock）算法：将页的状态标记为是否被访问过，以一个类似时钟的数据结构进行循环检测，置换未被访问过的页。
几种置换算法
⼏种置换算法地址映射过程中，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。
1．最佳置换算法（OPT）（理想置换算法）：从主存中移出永远不再需要的页⾯；如⽆这样的页⾯存在，则选择最长时间不需要访问的页⾯。
于所选择的被淘汰页⾯将是以后永不使⽤的，或者是在最长时间内不再被访问的页⾯，这样可以保证获得最低的缺页率。
最佳置换算法可以⽤来评价其他算法。
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, 1三个页⾯依次装⼊内存。
进程要访问页⾯2时，产⽣缺页中断，根据最佳置换算法，选择第18次访问才需调⼊的页⾯7予以淘汰。
然后，访问页⾯0时，因为已在内存中所以不必产⽣缺页中断。
访问页⾯3时⼜会根据最佳置换算法将页⾯1淘汰……依此类推，如图3-26所⽰。
从图中可以看出⾤⽤最佳置换算法时的情况。
可以看到，发⽣缺页中断的次数为9，页⾯置换的次数为6。
访问页⾯70120304230321201701物理块1777222227物理块200004000物理块31133311缺页否√√ √√√√√√√2．先进先出置换算法（FIFO）：是最简单的页⾯置换算法。
这种算法的基本思想是：当需要淘汰⼀个页⾯时，总是选择驻留主存时间最长的页⾯进⾏淘汰，即先进⼊主存的页⾯先淘汰。
其理由是：最早调⼊主存的页⾯不再被使⽤的可能性最⼤。
访问页⾯70120304230321201701物理块1777222444000777物理块200033322211100物理块31110003332221缺页否√√√√√√√√√√√√√√√这⾥仍⽤上⾯的实例，⾤⽤FIFO算法进⾏页⾯置换。
常见页面置换算法图解
常见页⾯置换算法图解前⾔缓存⽂件置换的原因是电脑存储器空间固定,不可能将服务器上所有数据都加载在存储空间中,当需要调⽤不⽤的数据时,那么势必需要将需要的数据进来存储空间替换原有数据常见的缓存⽂件置换⽅法有:先进先出算法（FIFO）：最先进⼊的内容作为替换对象最久未使⽤算法（LRU）：最久没有访问的内容作为替换对象最近最少使⽤算法（LFU）：最近最少使⽤的内容作为替换对象⾮最近使⽤算法（NMRU）：在最近没有使⽤的内容中随机选择⼀个作为替换对象内存的平均引⽤时间为：其中T= 内存平均引⽤时间m= 未命中率 = 1 - (命中率)Tm= 未命中时访问主内存需要的时间 (或者在多层缓存中对下级缓存的访问时间)Th= 延迟，即命中时引⽤缓存的时间E= 各种次级因素, 如多处理器系统中的队列效应衡量缓存的指标主要有两个：延迟和命中率。
同时也存在其他⼀些次级因素影响缓存的性能。
缓存的命中率是指需要的对象在缓存中被找到的频率。
⾼效的置换策略会保留较多的实⽤信息来提升命中率（在缓存⼤⼩⼀定的情况下）。
缓存的延迟是指命中后，从发出请求到缓存返回指定对象所需的时间。
快速的置换策略通常会保留较少的置换信息，甚⾄不保留信息，来减少维护该信息所需要的时间。
每种置换策略都是在命中率和置换之间妥协。
先进先出算法(FIFO)如上图,在⼀个队列中,如果队列未满,添加资源时添加在末尾,如果队列资源已经满了,那么再添加资源时需要先将队列头部的资源移除,腾出空间后再将待添加的资源加⾄队列尾。
代码实现:public class FIFO implements Cacheable {private int maxLength = 0;private Queue<Object> mQueue = null;public FIFO(int _maxLength) {... ...}@Overridepublic void offer(Object object) {if (mQueue == null) {throw new NullPointerException("策略队列对象为空");}// check is need swap or notif (mQueue.size() == maxLength) {clean();}mQueue.offer(object);}@Overridepublic void visitting(Object object) {System.out.println("Visited " + object);}private void clean() {mQueue.poll();}}最久未使⽤算法(LRU)最久未使⽤算法图⽰:对⽐FIFO原理图和LRU原理图，可以很明显地看到只是在被使⽤的资源部分有⼀些⼩的改动。
简单clock算法
简单clock算法
简单的clock算法是一种常用于操作系统中的页面置换算法。
它与FIFO、LRU和最佳置换算法等一样都是常见的置换算法。
基本思路是将物理内存中的页帧组成一个环形链表，每个页框（frame）有一个Use（是否被访问过）和修改位M（是否被修改过）。
当需要置换一个页框时，算法总是从指针指向的位置逐一扫描所有页框：
1. 如果当前页框的Use值为0，直接选择该页框；
2. 如果当前页框的Use值为1，则将其Use为0并继续扫描。
3. 如果所有页框的Use值都为1，则将指针继续转动，重复步骤2和步骤3直到找到一个Use为0的页框。
4. 如果找到一个Use为0的页框，则选择该页框。
5. 如果一轮扫描完毕后，所有页框的Use都为1，则将所有页框的Use都设为0，并从指针的下一个页框重新开始扫描。
这样，可以确保在多次访问中最近没有使用的页框会被优先替换，从而提高内存效率。
而采用此算法还可以通过两次扫描，对所有物理页框分类为2类，每
次回收一类，称之为‘改进型clock算法’。
需要注意的是，clock算法只是一种常用的页面置换算法，实际应用时相应的算法选择还需根据具体情况进行评估和优化。
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问题：
某计算机系统采用请求页虚拟存储方案管理内存，并将页大小设置为1KB,支持最大1M的寻址空间。
如果某一进程向操作系统申请20KB 的内存空间，页表内容如下：
回答下列问题：
1）若指令访问的数据的逻辑地址分别为0x01C00，0x0C700和0x03200 。
则系统将如何处理这些地址？
2）若采用固定分配局部置换策略，存储管理程序分配给该进程4个帧，其页访问流为：
1、3、4、5、
2、
3、
4、8、6、7、
5、
6、
7、6、5、4、2
请给出采用LRU算法和时钟算法时的缺页率。
由问题要求得知，该计算机系统中每个进程可获得最多1024个页面，若某进程向操作系统申请20KB的内存空间，则表示该进程需要20个页框的存储空间。
根据页表提供的信息，该进程获得的页框数目只有四个，分别存储进程空间的第0、2、3、4页。
系统支持1M寻址空间，则系统逻辑地址需要20个二进制位表示，页大小为1KB，则表示页内偏移地址需要10个二进制位表示。
因此，页号使用剩余的10位表示。
1）地址0X01C00 对应的二进制值为（0001,1100,0000,0000），低十位表示页内偏移地址，高十位为页号，所以，该地址对应的页号为7，根据题示，7页不在内存，所以，对地址0X01C00的寻址会导致缺页中断的产生。
地址0X0C700对应的二进制值为（1100,0111,0000,0000），该地址对应的页号为49，根据题示，进程只有20个页面，所以对地址0X0C700的寻址会导致越界中断的产生。
地址0x03200对应的二进制值为（0011,0010,0000,0000），该地址对应的页号为12，根据题示，第12页不在内存，所以，对地址0X03200的寻址也会导致缺页中断的产生。
2）LRU算法和时钟算法如下图所示：
访问位与修改位变化情况
（红色部分为指针位置）：
由上图所得，LRU算法和时钟算法最后保留在页框中的页面分别是：。