Алгоритмы замещения страниц.
Оптимальный (нереализуемый)
Каждая страница должна быть помечена количеством команд, которые выполняются до первого обращения к странице. Суть: на выгрузку выбирается страница, имеющая пометку наибольшим значением.
Исключение недавно использованных страниц
Бит R – бит обращения, бит M – бит обращения.
Суть:
при запуске процесса R=0, M=0 для всех страниц.
При каждом прерывании по таймеру бит R сбрасывается
При возникновении ошибки отсутствия страницы ОС просматривает все дескрипторы страниц и делит их на четыре категории:
Класс 0: ни обращений, ни модификации
Класс 1: нет обращений, есть модификация
Класс 2: есть обращения, нет модификации
Класс 3: есть обращения, есть модификация
Алгоритм удаляет произвольную страницу низшего класса.
Алгоритм «первый пришёл, первый ушёл» (fifo)
Страницы хранятся в связанном списке, по порядку загрузки. Выгружается та страница, которая стоит в начале списка (загружена первой)
Достоинства:
простой алгоритм.
«Второй шанс»
Как в FIFO, но если у первой страницы бит R=0, то она удаляется, а если бит R=1, то он сбрасывается, а страница отправляется в конец списка. Если ко всем страницам есть обращение – вырождается в FIFO.
«Часы»
Циклический список. Если R=0, страница выгружается, на её место загружается новая. Если R=1, то R сбрасывается, стрелка идёт дальше.
Рисунок
17. Алгоритм "Часы"
LRU – Least recently used
Связанный список всех страниц. Первая страница – только что использованная. Использовали – переместили в начало.
Недостатки:
очень долгий даже на аппаратном уровне.
Страницам ввести счётчик. Удаляются страницы с наименьшим счётчиком
Использовали - +1.
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Если использовали страницу, элементы строки k увеличиваются на 1, элементы столбца k обнуляются. Удаляются страницы с наименьшим значением строки.
Алгоритм нечастого использования
Программный счётчик, при каждом прерывании от таймера ОС сканирует все находящиеся в памяти страницы, если R=1, счётчик увеличивается на 1. Таким образом, кандидатом на освобождение оказывается страница с наименьшим значением счетчика, как страница, к которой реже всего обращались. Главный недостаток алгоритма NFU состоит в том, что он ничего не забывает. Например, страница, к которой очень часто обращались в течение некоторого времени, а потом обращаться перестали, все равно не будет удалена из памяти, потому что ее счетчик содержит большую величину. Например, в многопроходных компиляторах страницы, которые активно использовались во время первого прохода, могут надолго сохранить большие значения счетчика, мешая загрузке полезных в дальнейшем страниц.
К счастью, возможна небольшая модификация алгоритма, которая позволяет ему "забывать". Достаточно, чтобы при каждом прерывании по времени содержимое счетчика сдвигалось вправо на 1 бит, а уже затем производилось бы его увеличение для страниц с установленным флагом обращения.
Другим, уже более устойчивым недостатком алгоритма является длительность процесса сканирования таблиц страниц.