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FIFO、LRU、OPT页面调度算法及例子

2024-12-12 来源:个人技术集锦

网上很多介绍3种页面置换算法的例子和过程是不正确的, 本文根据《操作系统概念》第七版对三种算法做介绍,并给出正确的例子以验证算法。


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所有页。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,这样不容易出错。

下面举例说明:

假设页帧为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 近期最少使用算法 ( 待更新 )


三、OPT是最佳页面替换算法(待更新)



下面举一些例子及答案,可根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,分别采用最佳置换算法、LRU和FIFO页面置换算法,计算访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如下表

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算法的情况如下表:

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算法的情况如下表:

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M4,分别采用最佳置换算法、LRUFIFO页面置换算法,计算访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如下表:

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置换算法的情况如下表:

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算法的情况如下表:

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




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