Дисципліни заміщення: fifo; lru (1еаst recently used,); lfu (1еаst frequently used); random.

Для рішення проблеми заміщення (визначення того сегмента, який повинний бути або переміщений у зовнішню пам'ять, або просто заміщений новим) використовуються наступні дисципліни (їх наз. дисципліни заміщення):

• правило FIFO (first in — first out, що означає: «перший прийшов першим і вибуває»);

• правило LRU (1еаst recently used, що означає «останній з недавно використаних» чи, інакше кажучи, «довше всього невикористовуваний»);

• правило LFU (1еаst frequently used, що означає: «використовуваний рідше всіх інших»);

• випадковий (random) вибір сегмента.

Перша й остання дисципліни є найпростішими в реалізації, але вони не враховують, наскільки часто використовується той чи інший сегмент і, отже, диспетчер пам'яті може чи вивантажити розформувати той сегмент, до якого в самому найближчому майбутньому буде звертання. Безумовно, достовірної інформації про те, який із сегментів буде потрібно в найближчому майбутньому, у загальному випадку мати не можна, але імовірність помилки для цих дисциплін вище, ніж у другої і третьої дисципліни, що враховують інформацію про використання сегментів.

Алгоритм FIFO асоціює з кожним сегментом час, коли він був поміщений у пам'ять. Для заміщення вибирається найбільш старий сегмент. Облік часу необов'язковий, коли всі сегменти в пам'яті зв'язані в FIFO-чергу і кожен сегмент, що поміщається в пам'ять, додається в хвіст цієї черги. Алгоритм враховує тільки час перебування сегмента в пам'яті, але не враховує фактичне використання сегментів. Наприклад, перші завантажені сегменти програми можуть містити перемінні, використовувані протягом роботи всієї програми. Це приводить до негайного повернення до тільки що заміщеного сегмента.

Для реалізації дисциплін LRU і LFU необхідно, щоб процесор мав додаткові апаратні засоби. Мінімальні вимоги — досить, щоб при звертанні до дескриптора сегмента для одержання фізичної адреси, з якого сегмент починає розташовуватися в пам'яті, відповідний біт звертання змінював своє значення (скажемо, з нульового, яке встановила ОС, в одиничне). Тоді диспетчер пам'яті може час від часу переглядати таблиці дескрипторів задач, що виповнюються, і збирати для відповідної обробки статистичну інформацію про звертання до сегментів. У результаті можна скласти список, упорядкований або по тривалості не використання (для дисципліни LRU), або по частоті використання (для дисципліни LFU).

Найважливішою проблемою, що виникає при організації мультипрограмного режиму, є захист пам'яті. Для того щоб додатки, що виконуються, не змогли зіпсувати саму ОС і інші обчислювальні процеси, необхідно, щоб доступ до таблиць сегментів з метою їхньої модифікації був забезпечений тільки для коду самої ОС. Для цього код ОС повинний виконуватися в деякому привілейованому режимі, з якого можна здійснювати маніпуляції з дескрипторами сегментів, тоді як вихід за межі сегмента в звичайній прикладній програмі повинний викликати переривання по захисту пам'яті. Кожна прикладна задача повинна мати можливість звертатися тільки до своїх власних сегментів.

При використанні сегментного способу організації віртуальної пам'яті з'являється кілька цікавих можливостей. По-перше, з'являється можливість при завантаженні програми на виконання розміщати її в пам'яті не цілком, а «у міру необхідності». Дійсно, оскільки в переважній більшості випадків алгоритм, по якому працює код програми, є розгалуженим, а не лінійним, то в залежності від вихідних даних деякі частини програми, розташовані в самостійних сегментах, можуть бути і не задіяні; виходить, їх можна і не завантажувати в оперативну пам'ять.

По-друге, деякі програмні модулі можуть бути поділюваними. Ці програмні модулі є сегментами, і в цьому випадку відносно легко організувати доступ до таких сегментів. Сегмент із поділюваним кодом розташовується в пам'яті в єдиному екземплярі, а в декількох таблицях дескрипторів сегментів задач, що виконуються, будуть знаходитися покажчики на такі поділювані сегменти.

Однак у сегментного способу розподілу пам'яті є і недоліки. Для одержання доступу до шуканої комірки пам'яті необхідно витратити набагато більше часу. Ми повинні спочатку знайти і прочитати дескриптор сегмента, а вже потім, використовуючи дані з нього про місцезнаходження потрібного нам сегмента, можемо обчислити і кінцеву фізичну адресу.

Для того щоб зменшити ці втрати, використовуються кешування — тобто ті дескриптори, з якими ми маємо справу в даний момент, можуть бути розміщені у сверхоперативній пам'яті (спеціальних регістрах, розташовуваних у процесорі).

Незважаючи на те, що цей спосіб розподілу пам'яті приводить до істотно меншої фрагментації пам'яті, ніж способи з нерозривним розподілом, фрагментація залишається. Крім цього, ми маємо великі втрати пам'яті і процесорного часу на розміщення й обробку дескрипторних таблиць. Адже на кожну задачу необхідно мати свою таблицю дескрипторів сегментів. А при визначенні фізичних адрес необхідно виконувати операції додавання .

Тому наступним способом розривного розміщення задач у пам'яті став спосіб, при якому усі фрагменти задачі однакового розміру і довжини, кратного ступеня двійки, щоб операції додавання можна було замінити операціями конкатенації (злиття). Це — сторінковий спосіб організації віртуальної пам'яті. |

Прикладом використання сегментного способу організації віртуальної пам'яті є операційна система для ПК OS/2 першого покоління (1984-1987рр.), що була створена для процесора і80286.