操作系统改进clock置换算法

### 改进Clock页面置换算法的方法

#### 1. 基本原理
改进型的时钟置换算法不仅考虑页面是否被访问过，还会判断页面是否被修改过。当选择被淘汰的页面时，在其他条件相同的情况下，优先淘汰未被修改过的页面以减少不必要的I/O操作[^1]。

#### 2. 数据结构设计
为了支持这种机制，通常会在页表项中增加两个标志位：`R` (Reference bit, 访问位) 和 `M` (Modified bit, 修改位)[^3]。每当进程访问某一页时会设置其对应的 R 标志；而 M 标志则表示该页自上次加载以来是否有数据发生变化。

#### 3. 页面替换流程描述
- 初始化指针指向任意位置并遍历整个循环列表；
- 对于每一个遇到的页框：
- 如果当前页框中的 R=0 并且 M=0，则可以立即将其作为牺牲者来装载新请求的页面；
- 若发现 R=1 的情况，则清除此标记并将扫描指针移动到下一个候选对象继续查找；
- 当所有候选项均为已访问状态(R=1)，此时应该寻找那些虽然已被访问但是并未发生更改(M=0) 的页面进行替换；
- 只有在最坏情况下才会选择那些既被频繁使用又被更新过的页面(M=1 & R=1), 同样先重置它们的引用位再做决定。

// C语言伪代码实现改进版CLOCK算法的核心逻辑部分
struct PageFrame {
    int page_number;      /* 存储的是虚拟地址空间里的编号 */
    unsigned char r_bit : 1;/* 是否最近被访问过 */
    unsigned char m_bit : 1;/* 内容是否发生了变化 */
};

void replace_page(PageFrame* frames, size_t num_frames){
    static size_t hand = 0;
    
    while(true){
        struct PageFrame *frame = &frames[hand];
        
        if (!frame->r_bit && !frame->m_bit){ // 找到了合适的牺牲品
            break;
        }else{
            frame->r_bit = 0;                // 清除参考位以便下一轮检测
            hand = (hand + 1) % num_frames;   // 移动指针至下一帧
        }
    }

    // 此处省略实际物理内存分配以及磁盘读取过程...
}