知識回顧
練習
習題一
內容：
某頁式虛擬存儲管理系統中,頁面大小爲1KB。給某一進程分配的內存塊數爲3 ,並按下列地址順序引用內存單元:
3635、3632、1140、3584、2892、3640、0040、2148、1700、2145、3209、0000、1102、1100。
如果上述數字均爲十進制數，而內存中尚未裝入任何頁。
（1） 給出使用LRU算法時的缺頁次數。
（2）用流程圖的方式解釋地址變換的過程。（缺頁時只需指出產生缺頁中斷以請求調頁，具體的中斷處理流程不需畫出）
解答
（1）根據題意，頁面的引用次序爲3、3、1、3、2、3、0、2、1、2、3、0、1、1，則根據LRU算法依次訪問各頁，各內存塊中的頁面置換情況爲（加粗頁面表示剛調入內存）：
| 訪問頁面 | 3 | 3 | 1 | 3 | 2 | 3 | 0 | 2 | 1 | 2 | 3 | 0 | 1 | 1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 內存塊1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 內存塊2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||
| 內存塊3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | ||||
| 是否缺頁 | ✔ | ❌ | ✔ | ❌ | ✔ | ❌ | ✔ | ❌ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
故可以看出，LRU算法時的缺頁次數爲8次。
PS：解題過程中需要進行淘汰頁面的選擇時，可以通過逆向檢查此時在內存中的幾個頁面號，在逆向掃描過程中最後一個出現的頁面就是要淘汰的頁面。
例如此時分析到需要頁面0，而此時內存已滿，需要選一個頁面淘汰，進行頁面置換：那此時內存中的頁面是3、1、2，然後逆向掃描之前訪問的頁面，三個頁面當中1是最早訪問的，也是最近最久未使用的頁面，故將頁面1淘汰，將需要的頁面0調入。
頁面置換之後：
其他分析過程類似。
（2)假設沒有快表機構，其地址變換過程爲：
習題二
題目內容：
在一個請求分頁系統中，假定分配給一個進程的物理塊數爲3，並且此進程的頁面走向爲2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2。
試用FIFO、LRU和OPT三種算法分別計算出在訪問過程所發生的缺頁次數。
解答：
FIFO算法：優先淘汰最早進入內存的頁面，可以把進入內存的頁面根據調入順序形成一個隊列，需要置換頁面時將隊列頭淘汰
| 訪問頁面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 內存塊1 | 2 | 3 | 2 | 2 | ||||||||
| 內存塊2 | 3 | 3 | 3 | |||||||||
| 內存塊3 | 1 | |||||||||||
| 是否缺頁 | ✔ | ✔ | ✔ |
所以把2淘汰，頁面5調入：
| 訪問頁面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 內存塊1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 5 | |||||||
| 內存塊2 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||||||||
| 內存塊3 | 1 | 1 | ||||||||||
| 是否缺頁 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
此時應該淘汰頁面3，調入2：
| 訪問頁面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 內存塊1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 5 | 5 | ||||||
| 內存塊2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | |||||||
| 內存塊3 | 1 | 1 | 1 | |||||||||
| 是否缺頁 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
分析過程就是這樣，所以最後的結果：
| 訪問頁面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 內存塊1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 內存塊2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 5 | 5 | |
| 內存塊3 | 1 | 1 | 1 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | |||
| 是否缺頁 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
故使用FIFO算法在訪問過程中所發生的缺頁次數爲9次。
LRU算法：
| 訪問頁面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 內存塊1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 內存塊2 | 3 | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 內存塊3 | 1 | 1 | 1 | 4 | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 | |||
| 是否缺頁 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
故使用LRU算法在訪問過程中所發生的缺頁次數爲7次。
OPT算法：
| 訪問頁面 | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 內存塊1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 |
| 內存塊2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 內存塊3 | 1 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |||
| 是否缺頁 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
（倒數第三列，後面只會用到頁面5，所以既可以用4號，也可以用3號頁面進行替換，置換爲頁面2。）
故可以看出，使用OPT算法在訪問過程中所發生的缺頁次數爲6次。
PS：OPT算法淘汰那些永不使用，或者在最長時間內不再被訪問的頁面（預知未來），所以在選擇淘汰哪個頁面時，和LRU算法剛好相反，可以使用前向掃描方法，在前向掃描過程中最後一個出現的頁面就是要淘汰的頁面。
比如此時內存已滿，存放了2、3、1號頁面，要將5號頁面置換進來，淘汰頁面可以從當前頁面開始前向掃描，發現1是後面不會在訪問的（1號是永不再使用的），所以淘汰1。
替換之後，變爲：
個人理解，有誤請指正~