页面置换算法计算机操作系统

页面置换算法是计算机操作系统中用来实现虚拟内存的一种重要算法。它通过将内存分成固定大小的页面（page），并将进程中的虚拟地址空间划分为相同大小的页，来实现虚拟内存的功能。当进程访问一个虚拟地址时，如果该地址对应的页面不在物理内存中，则触发页面置换算法将其从磁盘读入内存，同时选择一个页面将其置换出去

相关问题

计算机操作系统页面置换算法

计算机操作系统页面置换算法是指在虚拟内存管理中，当物理内存不足时，需要将某些页面从内存中置换出去，以便为新的页面腾出空间。常见的页面置换算法有以下几种：

1. 最优页面置换算法（OPT）：选择在未来最长时间内不再被访问的页面进行置换，但是由于需要预测未来的访问情况，因此实际应用较少。

2. 先进先出页面置换算法（FIFO）：选择最早进入内存的页面进行置换，但是该算法可能会出现Belady异常，即增加物理内存可能会导致缺页次数增加。

3. 最近最久未使用页面置换算法（LRU）：选择最近最久未使用的页面进行置换，该算法相对于FIFO算法能够更好地反映页面的使用情况，但是实现较为复杂。

4. 时钟页面置换算法（Clock）：将页面组织成一个环形链表，每个页面有一个访问位，当页面被访问时，访问位被设置为1，当需要置换页面时，选择访问位为0的页面进行置换。

5. 最不经常使用页面置换算法（LFU）：选择最不经常使用的页面进行置换，该算法需要记录每个页面被访问的次数，实现较为复杂。

下面是一个LRU算法的Python实现：

from collections import OrderedDict

class LRUCache:
    def __init__(self, capacity: int):
        self.capacity = capacity
        self.cache = OrderedDict()

    def get(self, key: int) -> int:
        if key not in self.cache:
            return -1
        self.cache.move_to_end(key)
        return self.cache[key]

    def put(self, key: int, value: int) -> None:
        if key in self.cache:
            self.cache.move_to_end(key)
        self.cache[key] = value
        if len(self.cache) > self.capacity:
            self.cache.popitem(last=False)

操作系统页面置换算法习题

好的，这里有一些操作系统页面置换算法的习题。

1. 有一个主存大小为4KB的计算机系统，分配给一个作业的物理块数为2，该作业的逻辑地址空间大小为64KB，每个页的大小为2KB。请问该系统的页表大小是多少？

答案：由于每个页的大小为2KB，因此逻辑地址空间大小为64KB，则该作业的页数为64KB/2KB = 32页。由于系统只分配了2个物理块，因此只能将2个页放入主存中。因此，该作业的页表大小为32 * 2 = 64B。

2. 在一个主存大小为8KB的计算机系统中，有一个作业需要访问的逻辑页号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，分配给该作业的物理块数为3。采用FIFO页面置换算法，当作业访问逻辑页号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，发生的页面置换情况是什么？

答案：初始状态下，物理块中没有页面，因此作业首先访问逻辑页号为1，将页面1装入物理块1；然后作业访问逻辑页号为2，将页面2装入物理块2；接着作业访问逻辑页号为3，将页面3装入物理块3；此时，物理块中已经没有空闲的块，因此需要进行页面置换，采用FIFO算法，因此置换出现在物理块1中的页面1，将新访问的页面4放入物理块1；接下来依次顺序访问页面5、6、7、8、9、10，当访问页面5时，会发现物理块中已经没有页面2了，因此需要将页面2置换出去，以此类推，最终的页面置换情况为：1→2→3→4→5→2→6→3→7→4→8→5→9→2→10。

3. 在一个主存大小为16KB的计算机系统中，有一个作业需要访问的逻辑页号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，分配给该作业的物理块数为4。采用LRU页面置换算法，当作业访问逻辑页号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，发生的页面置换情况是什么？

答案：初始状态下，物理块中没有页面，因此作业首先访问逻辑页号为1，将页面1装入物理块1；然后作业访问逻辑页号为2，将页面2装入物理块2；接着作业访问逻辑页号为3，将页面3装入物理块3；此时，物理块中已经没有空闲的块，因此需要进行页面置换，采用LRU算法，因此需要将最近最少使用的页面置换出去，根据访问情况，最近最少使用的页面为页面1，因此置换出现在物理块1中的页面1，将新访问的页面4放入物理块1；接下来，访问逻辑页号为5时，发现页面5不在物理块中，因此需要将最近最少使用的页面2置换出去，以此类推，最终的页面置换情况为：1→2→3→1→4→5→2→6→3→7→1→8→4→9→2→10。