Seitenersetzungsverfahren

Tritt bei der Adressumrechnung in der MMU ein Page fault auf, so muss das Betriebssystem dafür sorgen, dass die benötigte virtuelle Seite aus dem Hintergrundspeicher in einen freien Seitenrahmen des physikalischen Speichers eingelagert wird.

Steht derzeit aber kein freier Seitenrahmen zur Verfügung, so ist es die Aufgabe des implementierten Seitenersetzungsverfahrens zu entscheiden, welche momentan eingelagerte virtuelle Seite in den Hintergrundspeicher verschoben wird. Dadurch wird dann (mindestens) ein freier Seitenrahmen geschaffen, die benötigte virtuelle Seite kann eingelagert werden, und die MMU kann die zuvor gescheiterte Adressumrechnung erneut durchführen.

Im Laufe der Entwicklungsgeschichte von Betriebssystemen wurden eine ganze Reihe von Seitenersetzungsverfahren vorgeschlagen:

• Optimaler Algorithmus
• NRU
• FIFO
• Second Chance
• Clock Page
• LRU
• NFU

Siehe Mandl 2013 Kap. 7.2.3, 7.2.4

Optimaler Seitenersetzungsalgorithmus

Der optimale Algorithmus wählt unter allen derzeit in einem Seitenrahmen eingelagerten virtuellen Seiten diejenige Seite zur Ersetzung aus, welche in Zukunft am spätesten erst wieder benötigt wird.

Der Grund für diese Strategie ist ganz einfach: Hierbei werden in Zukunft am wenigsten weitere Seitenfehler ausgelöst. Und da jeder Seitenfehler Zeit kostet, und so das Gesamtsystem für den Bediener verlangsamt, ergibt sich bei konsequenter Anwendung des optimalen Algorithmuses ein möglichst schnelles System.

Hinweis

Es wäre für die Performanz des Systems sehr schlecht, wenn ein Seitenersetzungsalgorithmus genau denjenigen Seitenrahmen für die benötigte Seite frei macht, in dem sich bislang genau die Seite befindet, die gleich beim nächsten auf der CPU verarbeiteten Befehl angesprochen werden wird.

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