Механизм замены (своппирования) страниц

Как было упомянуто выше, использование ВП подразумевает применение магнитного диска, на котором хранятся те страницы или сегменты, которые на данный момент не нужны в оперативной памяти.

Метод применения ВП довольно прост: те страницы, с которыми пользователь работает в данный момент, находятся в памяти машины и к ним осуществляется непосредственный доступ. Через определённое время процессору, отработавшему с данной страницей, требуется другая страница, которая подгружается в память с диска. Страница, с которой только что отработали, «вытесняется» на диск, а ни в коем случае не уничтожается.

Довольно часто случается так, что вся реальная память, разбитая на страницы, полностью занята. И при необходимости подгрузить новую страницу, супервизор должен установить, какую страницу перенести на диск, чтобы освободить место для требующейся. Это достаточно сложная задача, так как удалённая страница может понадобиться на следующем этапе, а это может привести к потере времени. Для своппирования страниц в разных программах используются различные стратегии, примеры которых приведены ниже:

1. Случайное удаление страниц. Случайное удаление не является самым эффективным способом, так как оно не может дать стопроцентной гарантии, что только что удалённая страница не понадобится на следующем этапе работы. Случайное удаление осуществляется с помощью функции случайных чисел.

2. Удаление по времени пребывания в ОП. Механизм этой стратегии можно представить, как «первым вошел, первым вышел». Это значит, что страница, дольше всех находящаяся в оперативной памяти, на данном этапе будет удалена первой. Этот метод также не универсален, так как каждой странице отведено определенное время на функци­онирование, и основное неудобство заключается в том, что необходимо вести механизм учёта за длительностью пребывания страниц в ОП, что также связанно с усложнением структуры и потерей времени.

3. Удаление в связи с давностью использования. Этот метод является наиболее удачным. Механизм его таков: если страница дольше всех находится в ОП, значит, пользователь в течение долго времени не нуждался в ней, следовательно, появляется вероятность, что эта страница не понадобится и на следующем этапе.

4. Удаление по вероятности использования. Вероятность исполь­зования страницы N очень небольшая, а вероятность использования страницы M высока. В этом случае, страница N будет удалена из памяти. Этот способ не является достаточно эффективным, так как здесь всё основано на вероятности, нет никакой гарантии, что эта страница не понадобится на следующем этапе.

5. Удаление по приоритетам. Этот способ является достаточно эффективным, так как страницы удаляются по приоритетам. Каждая страница имеет свой приоритет, который устанавливается в соответствии с «важностью» программы, находящейся в определённой станице. Предположим, что в странице N находятся коды важной поль­зовательской подпрограммы, а в странице M - текстовой файл, работа с которым не является столь важной. Тогда N получает приоритет 1, а M, предположим, 9. Заметим, что необходимые, часто требующиеся страницы имеют приоритеты 1-3, менее необходимые 4-6, и практически ненужные 5-9.