内存页面置换 _内存

【内存页面置换】CPU在访问的页面不在物理内存时，便会产生缺页中断，请求操作系统将所缺页调入到物理内存。
缺页中断与其他中断的区别？

缺页中断在指令执行期间产生和处理中断信号，一般中断在一条指令执行完成后检查和处理中断信号
缺页中断返回到该指令的开始重新执行该指令，一般中断返回到该指令的下一个指令执行

缺页中断的处理流程

文章插图

假设CPU收到了一条指令LOAD M，此时CPU会去找M对应的页表项
如果该页表项的状态位是有效，CPU可以直接去访问物理内存，如果状态位是无效，CPU则会发送缺页中断请求
操作系统收到缺页中断，则会执行缺页中断处理函数，中断处理函数会先查找页面在磁盘中的位置
找到磁盘中对应的页面后，需要把该页面换入到物理内存中，但是在换入前，需要在物理内存中找到空闲页，如果找到空闲页就换入到物理内存中
页面从磁盘换入到物理内存完成后，把页表项中的状态位修改为有效
最后，CPU重新执行导致缺页异常的指令

页面置换算法用来做什么？
页面置换算法就是在物理内存无法找到空闲页的时候，将现有物理内存中合适的页换出到磁盘，然后把需要访问的页面装入到物理内中。页面算法的目标是尽可能的减少页面的换入和换出次数。
页面置换算法有哪几种？

最佳页面置换算法（OPT）
先进先出置换算法（FIFO）
最近最久未使用的置换算法（LRU）
时钟页面置换算法（LOCK）
最不常用置换算法（LFU）

页面置换算法页面置换算法核心是置换在未来最长时间不访问的页面。
这种算法是最理想的算法，但是无法实现，因为程序在访问页面是动态，我们无法预知每个页面下一次的访问时间。因此该算法只是为了衡量其他的页面置换算法的效率，如果算法效率越接近该算法的效率，说明算法越高效。
先进先出置换算法先进先出置换算法是选择在内存驻留时间很长的页面进行置换。
最近最久未使用置换算法该算法的核心是选择最长时间没有被访问的页面进行置换。
为了实现这种LRU，需要在内存中维护一个所有页面的链表，最近最多使用的页面在表头，最近最少的在表尾，每次访问内存时都需要更新该链表，需要在链表中找到一个页面，删除它，然后把它移动到表头是一个比较耗时的操作。
时钟页面置换算法时钟页面置换算法结合了LRU和FIFO，该算法把所有的页面保存在一个环形列表中，一个表指针指向最老的页面。
当发生缺页中断时，算法会先检查表指针指向的页面：