1. 程式人生 > >FIFO、LRU、OPT頁面排程演算法及例子

FIFO、LRU、OPT頁面排程演算法及例子

網上很多介紹3種頁面置換演算法的例子和過程是不正確的, 本文根據《作業系統概念》第七版對三種演算法做介紹,並給出正確的例子以驗證演算法。

一、FIFO先進先出頁面置換演算法,建立一個FIFO佇列來管理記憶體中的所有頁。在計算缺頁率的時候最好把每一次頁面排程的佇列寫出來,這樣不容易出錯。

下面舉例說明:

假設頁幀為3,引用串為:7,0,1,2,0,3,0,4,2

頁面走向:7,0,1,2,0,3,0,4,2,

               -----------------------------------------------

物理頁:   7,7,7,2,2,2,2,4,4,

                       0,0,0,0,3,3,3,2,

                             1,1,1,1,0,0,0,

FIFO佇列:7, 7,7,0,0,1,2,3,0,

                       0,0,1,1,2,3,0,4,

                             1,2,2,3,0,4,2,

首先7,0,1頁面依次進入頁幀,佇列變為7,0,1,下一個引用2要調入,則佇列頭部的7出隊,佇列變為0,1,2,物理頁內將7換成2,下一個引用0調入,已經存在頁幀中,佇列不變,下一個3調入,佇列頭的0出隊,3入佇列尾,佇列變為1,2,3,頁幀將0變為3。後面同理依次進行。

二、LRU是Least Recently Used 近期最少使用演算法 ( 待更新 )

三、OPT是最佳頁面替換演算法(待更新)

下面舉一些例子及答案,可根據上述演算法驗證排程演算法的正確性。

1、在一個請求分頁系統中,假如一個作業的頁面走向為:1,2,3,6,4,7,3,2,1,4,7,5,6,5,2,1。當分配給該作業的物理塊數為4時,分別採用最佳置換演算法、LRU和FIFO頁面置換演算法,計算訪問過程中所發生的缺頁次數和缺頁率。

答:最佳置換演算法的情況如下表

頁面走向

1

2

3

6

4

7

3

2

1

4

7

5

6

5

2

1

物理頁0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

物理頁1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

物理頁2

3

3

3

3

3

3

3

4

4

5

5

5

5

5

物理頁3

6

4

7

7

7

7

7

7

7

6

6

6

6

缺頁否

Y

Y

Y

Y

Y

Y

N

N

N

Y

N

Y

Y

N

N

N

缺頁次數為9,缺頁率為9/16

LRU演算法的情況如下表:

頁面走向

1

2

3

6

4

7

3

2

1

4

7

5

6

5

2

1

物理頁0

1

1

1

1

4

4

4

4

1

1

1

1

6

6

6

6

物理頁1

2

2

2

2

7

7

7

7

4

4

4

4

4

2

2

物理頁2

3

3

3

3

3

3

3

3

7

7

7

7

7

1

物理頁3

6

6

6

6

2

2

2

2

5

5

5

5

5

缺頁否

Y

Y

Y

Y

Y

Y

N

Y

Y

Y

Y

Y

Y

N

Y

Y

缺頁次數為14,缺頁率為14/16

FIFO演算法的情況如下表:

頁面走向

1

2

3

6

4

7

3

2

1

4

7

5

6

5

2

1

物理頁0

1

1

1

1

4

4

4

4

4

4

4

5

5

5

5

5

物理頁1

2

2

2

2

7

7

7

7

7

7

7

6

6

6

6

物理頁2

3

3

3

3

3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

物理頁3

6

6

6

6

6

1

1

1

1

1

1

1

1

缺頁否

Y

Y

Y

Y

Y

Y

N

Y

Y

N

N

Y

Y

N

N

N

缺頁次數為10,缺頁率為10/16

二、在一個請求分頁系統中,假如一個作業的頁面走向為:4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。當分配給該作業的物理塊數M4,分別採用最佳置換演算法、LRUFIFO頁面置換演算法,計算訪問過程中所發生的缺頁次數和缺頁率。

答:最佳置換演算法的情況如下表:

頁面走向

4

3

2

1

4

3

5

4

3

2

1

5

物理頁0

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

1

1

物理頁1

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

物理頁2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

物理頁3

1

1

1

5

5

5

5

5

5

缺頁否

Y

Y

Y

Y

N

N

Y

N

N

N

Y

N

缺頁次數為6,缺頁率為6/12

LRU置換演算法的情況如下表:

頁面走向

4

3

2

1

4

3

5

4

3

2

1

5

物理頁0

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

5

物理頁1

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

物理頁2

2

2

2

2

5

5

5

5

1

1

物理頁3

1

1

1

1

1

1

2

2

2

缺頁否

Y

Y

Y

Y

N

N

Y

N

N

Y

Y

Y

缺頁次數為8,缺頁率為8/12

FIFO演算法的情況如下表:

頁面走向

4

3

2

1

4

3

5

4

3

2

1

5

物理頁0

4

4

4

4

4

4

5

5

5

5

1

1

物理頁1

3

3

3

3

3

3

4

4

4

4

5

物理頁2

2

2

2

2

2

2

3

3

3

3

物理頁3

1

1

1

1

1

1

2

2

2

缺頁否

Y

Y

Y

Y

N

N

Y

Y

Y

Y

Y

Y

缺頁次數為10,缺頁率為10/12