假设某请求页式虚拟系统中,某进程的页面访问序列为:0, 0, 3, 1, 1, 40, 5, 6, 6, 2, 4, 6, 7, 7, 0, 0, 6, 7, 2,进程实际页面数为 3。请分别使用先进先出 (FIFO) 置换算法和最近最久未使用 (LRU) 置换算法,计算缺页中断次数和缺页率。

先进先出 (FIFO) 置换算法

假设内存中的页面数为 3,初始状态下内存中没有页面。

  1. 第一次访问页面 0 时,发生缺页中断,将页面 0 调入内存。此时内存中的页面为 0。

  2. 接下来访问页面 0、3、1,由于这三个页面都已经在内存中,不会发生缺页中断。

  3. 接着访问页面 1、40、5,由于内存中只有 3 个页面,所以访问页面 1 时会将页面 0 替换出去,发生一次缺页中断,将页面 1 调入内存。此时内存中的页面为 3、1、40。

  4. 再访问页面 6、6、2,由于页面 6 已经在内存中,不会发生缺页中断。但是访问页面 2 时,由于内存中已经没有空闲页面,所以会将最先进入内存的页面 3 替换出去,发生一次缺页中断,将页面 2 调入内存。此时内存中的页面为 1、40、2。

  5. 接下来访问页面 4、6、7、7、0、0、6、7、2,由于这些页面都已经在内存中,不会发生缺页中断。

综上所述,FIFO 算法的缺页中断次数为 2,缺页率为 2/19 = 10.53%。

最近最久未使用 (LRU) 置换算法

假设内存中的页面数为 3,初始状态下内存中没有页面。

  1. 第一次访问页面 0 时,发生缺页中断,将页面 0 调入内存。此时内存中的页面为 0。

  2. 接下来访问页面 0、3、1,由于这三个页面都已经在内存中,不会发生缺页中断。

  3. 接着访问页面 1、40、5,由于内存中只有 3 个页面,所以访问页面 1 时会将最久未使用的页面 0 替换出去,发生一次缺页中断,将页面 1 调入内存。此时内存中的页面为 3、1、40。

  4. 再访问页面 6、6、2,由于页面 6 已经在内存中,不会发生缺页中断。但是访问页面 2 时,由于内存中已经没有空闲页面,所以会将最久未使用的页面 3 替换出去,发生一次缺页中断,将页面 2 调入内存。此时内存中的页面为 1、40、2。

  5. 接下来访问页面 4、6、7、7、0、0、6、7、2,由于这些页面都已经在内存中,不会发生缺页中断。

综上所述,LRU 算法的缺页中断次数为 2,缺页率为 2/19 = 10.53%。

总结

通过以上分析可以看出,对于给定的页面访问序列,FIFO 和 LRU 算法的缺页中断次数和缺页率都相同。这并不代表两种算法的效果完全一样,因为对于不同的页面访问序列,两种算法的表现可能会有较大差异。选择合适的页面置换算法需要根据实际情况进行权衡。

页面置换算法:FIFO 和 LRU 算法比较 (缺页中断次数和缺页率)

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