操作系统：页面置换算法
FIFO、LRU、OPT页面调度算法及样例
网上非常多介绍3种页面置换算法的样例和过程是不对的， 本文依据《操作系统概念》第七版对三种算法做介绍，并给出正确的样例以验证算法。
一、FIFO先进先出页面置换算法，创建一个FIFO队列来管理内存中的全部页。
在计算缺页率的时候最好把每一次页面调度的队列写出来，这样不easy出错。
以下举例说明：
如果页帧为3，引用串为：7，0，1，2，0。3，0，4，2
页面走向：7。0。1，2。0，3。0，4，2。
-----------------------------------------------
物理页： 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队列：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页面依次进入页帧，队列变为7,0,1,下一个引用2要调入。则队列头部的7出队。队列变为0,1,2，物理页内将7换成2。下一个引用0调入，已经存在页帧中。队列不变。下一个3调入，队列头的0出队，3入队列尾，队列变为1,2,3。页帧将0变为3。
后面同理依次进行。
二、LRU是Least Recently Used 最近最少使用算法 ( 待更新 )
三、OPT是最佳页面替换算法（待更新）
以下举一些样例及答案，可依据上述算法验证调度算法的正确性。
1、在一个请求分页系统中,假如一个作业的页面走向为：1，2，3。6，4，7。3。2，1，4，7，5，6，5，2，1。当分配给该作业的物理块数为4时,分别採用最佳置换算法、LRU和FIFO页面置换算法,计算訪问过程中所发生的缺页次数和缺页率。
答：最佳置换算法的情况例如以下表
页面走向 |
1 |
2 |
3 |
6 |
4 |
7 |
3 |
2 |
1 |
4 |
7 |
5 |
6 |
5 |
2 |
1 |
物理页0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
物理页1 |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
物理页2 |
|
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
4 |
4 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
物理页3 |
|
|
|
6 |
4 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
6 |
6 |
6 |
6 |
缺页否 |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
N |
N |
N |
Y |
N |
Y |
Y |
N |
N |
N |
缺页次数为9。缺页率为9/16
LRU算法的情况例如以下表：
页面走向 |
1 |
2 |
3 |
6 |
4 |
7 |
3 |
2 |
1 |
4 |
7 |
5 |
6 |
5 |
2 |
1 |
物理页0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
4 |
4 |
4 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
6 |
6 |
6 |
6 |
物理页1 |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
7 |
7 |
7 |
7 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
2 |
2 |
物理页2 |
|
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
1 |
物理页3 |
|
|
|
6 |
6 |
6 |
6 |
2 |
2 |
2 |
2 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
缺页否 |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
N |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
N |
Y |
Y |
缺页次数为14，缺页率为14/16
FIFO算法的情况例如以下表：
页面走向 |
1 |
2 |
3 |
6 |
4 |
7 |
3 |
2 |
1 |
4 |
7 |
5 |
6 |
5 |
2 |
1 |
物理页0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
物理页1 |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
6 |
6 |
6 |
6 |
物理页2 |
|
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
物理页3 |
|
|
|
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
缺页否 |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
N |
Y |
Y |
N |
N |
Y |
Y |
N |
N |
N |
缺页次数为10，缺页率为10/16
二、在一个请求分页系统中,假如一个作业的页面走向为：4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。当分配给该作业的物理块数M为4时,分别採用最佳置换算法、LRU和FIFO页面置换算法,计算訪问过程中所发生的缺页次数和缺页率。
答：最佳置换算法的情况例如以下表：
页面走向 |
4 |
3 |
2 |
1 |
4 |
3 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
5 |
物理页0 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
1 |
1 |
物理页1 |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
物理页2 |
|
|
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
物理页3 |
|
|
|
1 |
1 |
1 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
缺页否 |
Y |
Y |
Y |
Y |
N |
N |
Y |
N |
N |
N |
Y |
N |
缺页次数为6，缺页率为6/12
LRU置换算法的情况例如以下表：
页面走向 |
4 |
3 |
2 |
1 |
4 |
3 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
5 |
物理页0 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
5 |
物理页1 |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
物理页2 |
|
|
2 |
2 |
2 |
2 |
5 |
5 |
5 |
5 |
1 |
1 |
物理页3 |
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
缺页否 |
Y |
Y |
Y |
Y |
N |
N |
Y |
N |
N |
Y |
Y |
Y |
缺页次数为8，缺页率为8/12
FIFO算法的情况例如以下表：
页面走向 |
4 |
3 |
2 |
1 |
4 |
3 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
5 |
物理页0 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
5 |
5 |
5 |
5 |
1 |
1 |
物理页1 |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
4 |
4 |
4 |
4 |
5 |
物理页2 |
|
|
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
3 |
3 |
3 |
3 |
物理页3 |
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
缺页否 |
Y |
Y |
Y |
Y |
N |
N |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
Y |
缺页次数为10，缺页率为10/12