Belady現(xiàn)象演示

Belady現(xiàn)象(Bélády's anomaly)是指:當(dāng)給一個(gè)進(jìn)程增加頁幀數(shù)分配時(shí)嗅骄,在FIFO替換算法策略下可能會出現(xiàn)缺頁率增加的異巢缕郏現(xiàn)象。
(In computer storage, Bélády's anomaly is the phenomenon in which increasing the number of page frames results in an increase in the number of page faults for certain memory access patterns. )

Belady現(xiàn)象演示

假定給某進(jìn)程分為5頁(page),但是它在內(nèi)存中只分配到3個(gè)頁幀(page frame)值桩,現(xiàn)在有一訪問串:1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5,表示依次訪問第1頁豪椿、第2頁……
  1. 剛開始時(shí)奔坟,進(jìn)程頁還在虛存(磁盤)中,尚未緩存到內(nèi)存中搭盾,所以第一次要訪問第1頁時(shí)發(fā)生一次缺頁故障咳秉,此時(shí)調(diào)入第1頁到內(nèi)存中,占一個(gè)頁幀
  2. 此時(shí)還剩下兩個(gè)頁幀未分配鸯隅,由于接下來依次訪問第2澜建、3頁向挖,同理會觸發(fā)兩次缺頁故障,在此之后炕舵,第1何之、2、3頁都已經(jīng)緩存在內(nèi)存中
  3. 接下來要訪問第四頁咽筋,由于在此之前第1,2,3頁已經(jīng)緩存在內(nèi)存中溶推,該進(jìn)程所分配到的3個(gè)頁幀已滿,為此必須替換掉一頁奸攻,才能把第四頁加載進(jìn)來蒜危,此時(shí)又發(fā)生一次缺頁故障。由于采用FIFO替換算法睹耐,因?yàn)榈谝豁撌亲钕冗M(jìn)來辐赞,所以它會被替換出去
  4. 接下來又要訪問第一頁,由于當(dāng)前緩存頁時(shí)第4疏橄、2占拍、3頁,從而根據(jù)FIFO捎迫,要將第2頁替換為第1頁晃酒,這就又發(fā)生一次缺頁中斷,調(diào)入第1頁后窄绒,此時(shí)存在于內(nèi)存中的是第4贝次、1、3頁彰导。同理蛔翅,接下來要訪問第2頁,發(fā)生一次缺頁中斷位谋,將第3頁替換為第2頁山析,此時(shí)存在于內(nèi)存中的是第4、1掏父、2頁笋轨。
  5. 在接下來的訪問中,如果第K頁已經(jīng)存在內(nèi)存中赊淑,則直接使用爵政,所以此時(shí)不會發(fā)生缺頁故障,重復(fù)按照上述過程陶缺,我們可以得到如下示例圖表:
    紅色標(biāo)識出的是發(fā)生缺頁故障后調(diào)入的頁钾挟,可以看見共發(fā)生9次缺頁異常,而從訪問串可知訪問12次饱岸,所以缺頁率為9/12=0.75掺出。
現(xiàn)在徽千,該進(jìn)程在上述3頁幀的基礎(chǔ)上多分配一頁幀,也就是變成四頁幀蛛砰,則仿照上述分析過程罐栈,可畫出如下圖表
紅色標(biāo)識出的是發(fā)生缺頁故障后調(diào)入的頁黍衙,藍(lán)色標(biāo)識的是之前調(diào)入的頁面泥畅,可以看見共發(fā)生10次缺頁異常,而從訪問串可知訪問12次琅翻,所以缺頁率為10/12=0.833位仁。
FIFO替換算法產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是它沒有考慮到程序執(zhí)行的動態(tài)特征。
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