操作系统内存管理
操作系统中的内存管理与文件系统原理
操作系统中的内存管理与文件系统原理操作系统是计算机系统中的关键组成部分，它负责管理计算机的资源，并提供给应用程序一个方便的运行环境。
其中，内存管理和文件系统原理是操作系统中的重要内容之一。
本文将就这两个方面进行探讨。
一、内存管理内存管理是操作系统中的核心任务之一，主要包括内存的分配、回收和保护。
下面将深入探讨内存管理的原理与实现。
1. 内存分配在操作系统中，内存分配主要分为静态分配和动态分配两种方式。
静态分配是指在程序加载时就确定了内存的分配情况，而动态分配则是动态地根据程序的运行需要进行内存的分配。
静态分配的优点是简单高效，但缺点是浪费内存资源。
动态分配虽然能够更高效地利用内存，但需要考虑内存碎片等问题。
常见的动态分配算法有首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法等。
2. 内存回收内存回收是指在进程结束或释放内存时，将已经使用的内存空间释放给系统的过程。
在操作系统中，常见的内存回收机制有引用计数和垃圾回收等。
引用计数是一种简单且常用的内存回收机制，通过跟踪对象的引用数量来进行内存的回收。
当引用数量减为0时，表示该对象不再被使用，可以将其回收。
垃圾回收则是一种更复杂的内存回收机制，它通过扫描程序的堆内存，找出不再被使用的对象，并回收其占用的内存空间。
常见的垃圾回收算法有标记-清除算法、标记-整理算法和复制算法等。
3. 内存保护内存保护是指操作系统对内存空间的保护机制，以防止进程之间的干扰和非法访问。
在实现内存保护时，操作系统通常采用分段和分页的方式。
分段是将进程的地址空间划分为若干个段，每个段具有不同的权限，如只读、可写等。
这样可以有效地限制进程对内存空间的访问权限。
分页则是将进程的地址空间划分为固定大小的页，每个页都有相应的访问权限。
通过页表来映射进程的虚拟地址和物理地址，以实现内存的保护和地址转换。
二、文件系统原理文件系统是操作系统中用于管理文件和目录的机制。
文件系统的设计和实现涉及文件的组织、存储和管理等方面。
计算机操作系统存储管理
计算机操作系统存储管理计算机操作系统存储管理是指操作系统在运行过程中管理和控制计算机的存储资源的一种机制。
它负责分配和回收内存，以及保护和管理进程的内存访问权限。
存储管理是操作系统中的一个重要子系统，对系统的性能和稳定性具有重要影响。
本文将介绍计算机操作系统存储管理的基本原理、常见的存储管理技术以及其在实际应用中的作用。
一、存储管理的基本原理在计算机系统中，存储器扮演着重要的角色，它用于存储程序、数据和系统状态。
计算机操作系统存储管理的基本原理是将物理内存划分为多个逻辑区域，每个区域被分配给不同的程序或进程使用。
操作系统维护一个内存分配表，记录每个逻辑区域的使用情况，并根据请求进行内存分配与回收。
当进程创建时，操作系统将为其分配一定大小的内存，当进程终止时，操作系统会回收这些内存资源。
同时，存储管理还负责处理内存碎片问题，通过内存的动态分配与合并来最大化利用内存资源。
二、常见的存储管理技术1. 基于固定分区的存储管理技术基于固定分区的存储管理技术是最早的一种存储管理方法。
它将物理内存划分为若干固定大小的分区，每个分区只能分配给一个进程使用。
该方法简单直观，但由于分区的固定大小，会产生很多内存碎片，不利于内存的高效利用。
2. 基于可变分区的存储管理技术为了解决内存碎片问题，出现了基于可变分区的存储管理技术。
这种技术允许每个进程动态地申请和释放内存空间，分区的大小可以根据进程的需要进行调整。
它相对于固定分区的方法更加灵活，能够提高内存利用率，但也存在内存碎片问题。
3. 页式存储管理技术页式存储管理技术将物理内存和逻辑内存划分为固定大小的页块，进程的地址空间也被划分为相同大小的页。
通过将逻辑地址转换为物理地址，实现了逻辑内存与物理内存的映射。
该技术可以很好地解决内存碎片问题，并且方便创建和销毁进程，但需要额外的地址转换开销。
4. 段式存储管理技术段式存储管理技术将进程的逻辑地址空间划分为若干段，每个段具有不同的长度和属性。
计算机操作系统中的内存管理和虚拟化技术
计算机操作系统中的内存管理和虚拟化技术计算机操作系统是现代计算机体系结构中不可分割的组成部分。
内存管理和虚拟化技术是计算机操作系统的重要功能之一，它们在保证计算机系统性能和安全性方面发挥着重要作用。
一、内存管理技术内存管理技术是操作系统中实现内存资源的高效利用和保护的重要手段。
计算机系统中的内存被划分为多个逻辑单元，各个逻辑单元之间进行切换和管理，以实现多个进程或任务的并发执行。
1. 内存的划分内存划分是内存管理的第一步。
一般情况下，计算机系统将内存划分为操作系统区域和用户区域。
操作系统区域用于存放操作系统内核和相关数据结构，而用户区域用于存放用户程序和数据。
2. 内存映射内存映射是将逻辑地址转换为物理地址的过程。
操作系统通过地址映射表或页表，将逻辑地址映射到实际的物理地址，以实现程序的正确执行和内存的动态管理。
3. 内存分配与回收内存分配与回收是内存管理的核心功能。
操作系统通过内存分配算法，为进程分配内存空间。
而当进程终止或释放内存时，操作系统需要回收这些空间以供其他进程使用。
4. 内存保护内存保护是防止进程之间互相干扰的重要手段。
通过设定访问权限和限制资源的使用，操作系统可以确保每个进程仅能访问自己被分配到的内存空间，从而保护进程的安全性和稳定性。
二、虚拟化技术虚拟化技术是一种将物理资源抽象为逻辑资源，并为不同的用户或应用程序提供独立的逻辑环境的技术。
在计算机操作系统中，虚拟化技术主要包括虚拟内存和虚拟机技术。
1. 虚拟内存虚拟内存是一种将主存和辅助存储器组合使用的技术。
它通过将物理内存的一部分作为虚拟内存空间，将进程的一部分内容从内存转移到硬盘上，以提高内存的利用率和系统的吞吐量。
2. 虚拟机虚拟机技术是将一个物理计算机虚拟为多个逻辑计算机的技术。
通过虚拟化软件的支持，可以在一台物理机上同时运行多个操作系统和应用程序，实现资源的共享和隔离，提高计算机系统的利用率和灵活性。
虚拟化技术在云计算和服务器虚拟化中得到了广泛应用，它极大地提升了计算机系统的效率和灵活性，降低了资源的成本和能源消耗。
操作系统内存管理
操作系统内存管理操作系统内存管理是计算机操作系统中非常重要的一部分。
它负责管理计算机系统中的内存资源，确保内存的合理分配和使用，以提高系统的性能和效率。
本文将从内存管理的基本概念、内存分配算法、内存保护和虚拟内存等方面进行论述。
一、内存管理的基本概念内存管理是指操作系统对内存资源进行有效管理的过程。
它主要包括内存分配、内存回收和内存保护等方面。
内存分配是指在程序执行过程中，将需要的内存分配给相应的进程；内存回收是指在程序执行结束后，将释放出来的内存重新纳入到可用的内存资源中；内存保护则是通过权限设置和地址转换等机制，保护每个进程的内存空间不被其他进程非法访问。
二、内存分配算法1.连续分配算法连续分配算法是最简单且最常用的内存分配算法之一。
它将内存划分为若干大小相等的分区，并根据进程的需求进行分配。
常见的连续分配算法有首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。
2.非连续分配算法非连续分配算法采用分段或分页的方式对内存进行分配。
分段是将程序分为多个独立的段，每个段可以是代码段、数据段或堆栈段；分页则是将程序分为固定大小的页面，每个页面大小相等。
常见的非连续分配算法有段式管理和页面管理。
三、内存保护内存保护是指为了防止进程之间相互干扰，操作系统对每个进程的内存空间进行保护和隔离。
常见的内存保护机制有地址空间隔离和权限设置。
地址空间隔离是通过将每个进程的地址空间映射到不同的物理内存区域，使得每个进程拥有独立的内存空间；权限设置则是通过设置不同的权限位，限制每个进程对内存的访问权限。
四、虚拟内存虚拟内存是操作系统提供给程序的一种抽象概念，它将物理内存抽象成一个高效且无限大的内存空间，从而使得程序能够使用比实际可用内存更大的内存空间。
虚拟内存通过缺页中断和页面置换算法实现内存的动态分配和调度，能够有效地提高系统的内存利用率和性能。
总结：操作系统内存管理是确保计算机系统正常运行的重要组成部分。
通过合理的内存管理可以提高系统的性能和效率，确保每个进程的内存空间得到保护和隔离。
计算机操作系统内存管理了解内存分配和回收的原理
计算机操作系统内存管理了解内存分配和回收的原理计算机操作系统内存管理是操作系统中极为重要的一部分，它负责管理计算机主存（内存）的分配和回收。
内存分配和回收的原理对于了解计算机系统的运行机制至关重要。
本文将从内存管理的基本概念开始，介绍内存的分配和回收原理。
一、内存管理基本概念内存管理是操作系统中的一个重要功能，其主要任务是将有限的内存资源分配给各个进程，并及时回收不再使用的内存。
内存管理的核心是虚拟内存技术，它将计算机的内存空间划分为若干个固定大小的页或块，每个进程都认为自己拥有整个内存空间。
二、内存分配原理1. 连续分配在早期的操作系统中，内存分配采用的是连续分配原理。
系统将内存分为固定大小的分区，并为每个进程分配连续的内存空间。
这种分配方法简单高效，但会导致内存碎片问题，进而影响系统性能。
2. 非连续分配为解决内存碎片问题，后来的操作系统引入了非连续分配原理。
非连续分配可以分为分页式和分段式两种方式。
- 分页式：将物理内存划分为固定大小的页框，逻辑地址空间也被划分为相同大小的页。
通过页表实现逻辑地址到物理地址的映射。
- 分段式：将逻辑地址空间划分为若干个段，每个段的大小可以不同。
通过段表实现逻辑地址到物理地址的映射。
三、内存回收原理内存回收是指在进程不再使用某块内存时，及时将其释放，使其成为可供其他进程使用的空闲内存。
内存回收涉及到的主要原理有以下几种：1. 清除位图操作系统通过使用一张位图，来记录内存中的空闲块和已分配块的状态。
当一个进程释放内存时，系统会将相应的位图标记为空闲，以便后续进程可以使用。
2. 空闲链表操作系统通过维护一个空闲链表来管理空闲内存块。
当一个进程释放内存时，系统会将该内存块插入空闲链表，使其成为可供其他进程分配的空闲内存。
3. 垃圾回收垃圾回收是指当进程释放内存后，操作系统自动检测并回收无法访问到的对象所占用的内存。
垃圾回收可以通过引用计数和标记清除等算法实现。
四、内存管理策略为了提高内存利用率和系统性能，操作系统采用了一系列内存管理策略：1. 内存分配策略- 最先适应算法：从空闲链表中选择第一个足够大的内存块分配给进程。
操作系统的系统资源管理
操作系统的系统资源管理操作系统是一种管理计算机硬件和软件资源的核心软件，它起着至关重要的作用，可以有效地管理和分配系统资源，实现对计算机系统的优化和提高。
系统资源管理是操作系统的重要组成部分，它包括内存管理、进程管理、文件管理和设备管理等子系统。
本文将分别介绍这些系统资源管理的主要功能和方法。
一、内存管理内存管理是指操作系统对计算机内存进行分配和调度的过程。
它的主要功能是有效地利用内存资源，避免内存碎片和冲突，保证程序的正确运行和系统的高效运作。
内存管理的主要方法包括内存分区、虚拟内存和页式存储等。
1. 内存分区内存分区是将计算机的内存划分为若干个固定大小的区域，每个区域包含一个进程或作业。
它可以通过静态分配或动态分配的方式实现。
静态分配是指在进程运行之前分配好内存空间，动态分配则是在进程运行时动态地分配和回收内存空间。
2. 虚拟内存虚拟内存是一种扩展内存的技术，通过将部分暂时不使用或不常用的程序和数据存储在磁盘上，以释放出更多的内存空间。
当这些程序和数据需要时，操作系统会将其从磁盘读入内存。
虚拟内存管理可以充分利用磁盘的容量，提高系统的整体性能。
3. 页式存储页式存储是一种按页面（固定大小的存储单元）进行分割和管理内存的方法。
当需要将一个程序或数据存储在内存中时，操作系统会将其划分为若干个页面，并将这些页面映射到物理内存的页面框中。
通过页面置换算法，可以有效地管理内存，保证内存中总是有最相关的页面。
二、进程管理进程管理是指操作系统对进程进行调度和控制的过程。
进程是程序的一次执行过程，它具有独立的地址空间和运行状态。
操作系统通过进程管理可以有效地控制系统中的多个进程，实现进程的创建、撤销、调度和通信等功能。
1. 进程调度进程调度是指操作系统根据一定的调度算法，决定哪个进程可以运行和使用处理器。
调度算法的选择需要平衡各个进程的优先级、响应时间和资源占用等因素，以提高系统的响应能力和吞吐量。
2. 进程通信进程通信是指操作系统提供的一种机制，用于进程之间的信息传递和共享资源。
操作系统课程设计内存管理
操作系统课程设计内存管理一、课程目标知识目标：1. 理解内存管理的基本概念，掌握内存分配、回收的原理及方法；2. 掌握虚拟内存的原理，了解分页、分段等内存管理技术；3. 了解操作系统中内存保护、共享、碎片处理等相关问题。
技能目标：1. 能够运用所学知识，分析并设计简单的内存管理算法；2. 能够通过编程实践，实现基本的内存分配与回收功能；3. 能够运用虚拟内存技术，解决实际问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统中内存管理知识的学习兴趣，激发学生主动探索精神；2. 培养学生的团队协作意识，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的信息安全意识，了解内存管理在操作系统安全中的重要性。
课程性质分析：本课程为操作系统课程设计的一部分，侧重于内存管理方面的知识。
内存管理是操作系统核心功能之一，对于提高系统性能、保障系统安全具有重要意义。
学生特点分析：学生为计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生，具备一定的操作系统基础知识，具备一定的编程能力，但可能对内存管理的深入了解和应用尚有不足。
教学要求：1. 结合实际案例，深入浅出地讲解内存管理的基本原理和方法；2. 采用任务驱动法，引导学生通过实践，掌握内存管理技术；3. 注重培养学生的动手能力和创新能力，提高学生解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 内存管理概述：介绍内存管理的基本概念、任务和目标；- 教材章节：第2章 内存管理概述- 内容：内存分配、回收原理，内存保护、共享机制。
2. 内存管理技术：讲解物理内存管理和虚拟内存管理技术；- 教材章节：第3章 内存管理技术- 内容：分页管理、分段管理、段页式管理，内存碎片处理。
3. 内存管理算法：分析常见的内存分配和回收算法；- 教材章节：第4章 内存管理算法- 内容：首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法等。
4. 操作系统内存管理实例分析：结合具体操作系统，分析其内存管理实现；- 教材章节：第5章 操作系统内存管理实例- 内容：Linux内存管理、Windows内存管理。
操作系统的功能
操作系统的功能操作系统是计算机系统中的核心软件，它是计算机系统中的管理者，负责管理计算机的硬件资源，管理用户和应用程序的运行，以及提供用户与计算机系统之间的界面。
操作系统主要有以下功能：1.进程管理进程管理是操作系统的核心功能之一，它负责管理计算机中运行的进程。
进程是计算机中正在运行的程序的实例，操作系统需要为每个进程分配资源，并且监控它们的运行状态。
操作系统需要负责创建、调度、终止和通信进程，以确保它们能够正常运行并且不会相互干扰。
2.内存管理内存管理是另一个重要的功能，它负责管理计算机中的内存资源。
操作系统需要负责内存的分配和释放，以确保每个进程都能够获得足够的内存空间，并且能够正确地访问内存中的数据。
内存管理还需要处理内存的分段和分页，以便将物理内存映射到各个进程的虚拟地址空间中。
3.文件系统文件系统是操作系统中的另一个核心组成部分，它负责管理存储在计算机中的文件和目录。
操作系统需要提供文件的创建、打开、读写和关闭等操作，以便用户和应用程序能够方便地访问和管理文件。
文件系统还需要负责文件的存储和检索，以确保文件能够被正确地保存和检索。
4.设备管理设备管理是操作系统的另一个重要功能，它负责管理计算机中的各种设备资源，包括硬盘、网络、打印机、键盘、鼠标等。
操作系统需要负责设备的初始化、分配、释放和调度，以确保它们能够正确地被应用程序访问和使用。
5.用户界面用户界面是操作系统与用户交互的界面，它负责向用户提供操作系统的各种功能和服务。
用户界面可以分为图形用户界面和命令行界面，图形用户界面提供了图形化的操作界面，命令行界面则提供了命令行的操作方式。
操作系统需要提供丰富、友好的用户界面，以方便用户进行操作和管理计算机系统。
6.安全性管理安全性管理是操作系统的另一个重要功能，它负责保护计算机系统免受各种安全威胁的侵害。
操作系统需要提供用户身份认证、访问控制、加密解密等安全功能，以确保计算机系统的安全性。
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内存管理1.分页内存管理方案分页的最大作用就在于：使得进程的物理地址空间可以是非连续的。
物理内存被划分为一小块一小块，每块被称为帧(Frame)。
分配内存时，帧是分配时的最小单位，最少也要给一帧。
在逻辑内存中，与帧对应的概念就是页(Page)。
每个操作系统都有自己的方法来保存页表。
绝大多数都会为每个进程分配一个页表。
现在由于页表都比较大，所以放在内存中(以往是放在一组专用寄存器里)，其指针存在进程控制块(PCB)里，当进程被调度程序选中投入运行时，系统将其页表指针从进程控制块中取出并送入用户寄存器中。
随后可以根据此首地址访问页表。
页表的存储方式是TBL(Translation look-aside buffer, 翻译后备缓冲器)+内存。
TBL实际上是一组硬件缓冲所关联的快速内存。
若没有TBL，操作系统需要两次内存访问来完成逻辑地址到物理地址的转换，访问页表算一次，在页表中查找算一次。
TBL中存储页表中的一小部分条目，条目以键值对方式存储。
图1.带TLB的分页硬件2.分段内存管理方案采用分页内存管理有一个不可避免的问题：用户视角的内存和实际内存的分离。
设想一段main函数代码，里面包含Sqrt函数的调用。
按照编写者的理解，这段代码运行时，操作系统应该分配内存给：符号表(编译时使用)，栈(存放局部变量与函数参数值)，Sqrt代码段，主函数代码段等。
这样，编写者就可以方便地指出："函数sqrt内存模块的第五条指令"，来定位一个元素。
而实际上，由于采用Paging的管理方式，所有的一切都只是散落在物理内存中的各个帧上，并不是以编写者的理解来划分模块。
图2. 逻辑地址空间Segmentation的内存管理方式可以支持这种思路。
逻辑地址空间由一组段组成。
每个段都有名字和长度。
地址指定了段名称和段内偏移。
因此用户通过两个量来指定地址：段名称和偏移。
段是编号的，通过段号而非段名称来引用。
因此逻辑地址由有序对构成：<segment-number,offset>(<段号s, 段内偏移d>)段偏移d因该在0和段界限之间，如果合法，那么就与基地址相加而得到所需字节在物理内存中的地址。
因此段表是一组基地址和界限寄存器对。
图3. 页式存储管理中的地址转换机构3.内存分配算法在内存管理中存在两类算法：一类是内存分配算法，一类是页面置换算法。
内存分配算法是指怎么从连续的逻辑地址空间上分配内存地址给进程。
3.1 首次适应算法使用该算法进行内存分配时，从空闲分区链首开始查找，直至找到一个能满足其大小要求的空闲分区为止。
然后再按照作业的大小，从该分区中划出一块内存分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲分区链中。
该算法倾向于使用内存中低地址部分的空闲分区，在高地址部分的空闲分区很少被利用，从而保留了高地址部分的大空闲区。
显然为以后到达的大作业分配大的内存空间创造了条件。
缺点在于低址部分不断被划分，留下许多难以利用、很小的空闲区，而每次查找又都从低址部分开始，这无疑会增加查找的开销。
3.2 循环首次适应算法该算法是由首次适应算法演变而成的。
在为进程分配内存空间时，不再每次从链首开始查找，而是从上次找到的空闲分区开始查找，直至找到一个能满足要求的空闲分区，并从中划出一块来分给作业。
该算法能使空闲中的内存分区分布得更加均匀，但将会缺乏大的空闲分区。
3.3 最佳适应算法该算法总是把既能满足要求，又是最小的空闲分区分配给作业。
为了加速查找，该算法要求将所有的空闲区按其大小排序后，以递增顺序形成一个空白链。
这样每次找到的第一个满足要求的空闲区，必然是最优的。
孤立地看，该算法似乎是最优的，但事实上并不一定。
因为每次分配后剩余的空间一定是最小的，在存储器中将留下许多难以利用的小空闲区。
同时每次分配后必须重新排序，这也带来了一定的开销。
3.4 最差适应算法最差适应算法中，该算法按大小递减的顺序形成空闲区链，分配时直接从空闲区链的第一个空闲分区中分配（不能满足需要则不分配）。
很显然，如果第一个空闲分区不能满足，那么再没有空闲分区能满足需要。
这种分配方法初看起来不太合理，但它也有很强的直观吸引力：在大空闲区中放入程序后，剩下的空闲区常常也很大，于是还能装下一个较大的新程序。
最坏适应算法与最佳适应算法的排序正好相反，它的队列指针总是指向最大的空闲区，在进行分配时，总是从最大的空闲区开始查寻。
该算法克服了最佳适应算法留下的许多小的碎片的不足，但保留大的空闲区的可能性减小了，而且空闲区回收也和最佳适应算法一样复杂。
基于局部性原理,应用程序在运行之前并不必全部装入内存,仅需将当前运行到的那部分程序和数据装入内存便可启动程序的运行,其余部分仍驻留在外存上。
当要运行的指令或访问的数据不在内存时,再由操作系统通过请求调入功能将它们调入内存,以使程序能继续运行。
如果此时内存已满,则还需通过置换功能,将内存中暂时不用的程序或数据调至盘上,腾出足够的内存空间后,再将要访问的程序或数据调入内存,使程序继续运行。
请求分页系统建立在基本分页系统基础之上，为了支持虚拟存储器功能而增加了请求调页功能和页面置换功能。
请求分页是目前最常用的一种实现虚拟存储器的方法。
在请求分页系统中，只要求将当前需要的一部分页面装入内存，便可以启动作业运行。
在作业执行过程中，当所要访问的页面不在内存时，再通过调页功能将其调入，同时还可以通过置换功能将暂时不用的页面换出到外存上，以便腾出内存空间。
4.页面置换算法页面置换算法是指线性地址转化为物理地址的过程中的算法，由于实际物理内存有限，一个进程的所有逻辑页并不是都会被映射到实际的物理帧上，而是分配一定数量的物理帧，之后通过一定的页面置换算法把需要调入内存的逻辑页调入内存。
4.1FIFO页置换最简单的页面置换算法是先入先出（FIFO）法。
这种算法的实质是，总是选择在主存中停留时间最长（即最老）的一页置换，即先进入内存的页，先退出内存。
理由是：最早调入内存的页，其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。
建立一个FIFO 队列，收容所有在内存中的页。
被置换页面总是在队列头上进行。
当一个页面被放入内存时，就把它插在队尾上。
这种算法只是在按线性顺序访问地址空间时才是理想的，否则效率不高。
因为那些常被访问的页，往往在主存中也停留得最久，结果它们因变“老”而不得不被置换出去。
FIFO的另一个缺点是，它有一种异常现象，即在增加存储块的情况下，反而使缺页中断率增加了。
当然，导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。
4.2最优置换这是一种理想情况下的页面置换算法，但实际上是不可能实现的。
该算法的基本思想是：发生缺页时，有些页面在内存中，其中有一页将很快被访问（也包含紧接着的下一条指令的那页），而其他页面则可能要到10、100或者1000条指令后才会被访问，每个页面都可以用在该页面首次被访问前所要执行的指令数进行标记。
最佳页面置换算法只是简单地规定：标记最大的页应该被置换。
这个算法唯一的一个问题就是它无法实现。
当缺页发生时，操作系统无法知道各个页面下一次是在什么时候被访问。
虽然这个算法不可能实现，但是最佳页面置换算法可以用于对可实现算法的性能进行衡量比较。
4.3LRU页置换FIFO算法和OPT算法之间的主要差别是，FIFO算法利用页面进入内存后的时间长短作为置换依据，而OPT算法的依据是将来使用页面的时间。
如果以最近的过去作为不久将来的近似，那么就可以把过去最长一段时间里不曾被使用的页面置换掉。
它的实质是，当需要置换一页时，选择在之前一段时间里最久没有使用过的页面予以置换。
这种算法就称为最久未使用算法（Least Recently Used，LRU）。
LRU算法是与每个页面最后使用的时间有关的。
当必须置换一个页面时，LRU算法选择过去一段时间里最久未被使用的页面。
LRU算法是经常采用的页面置换算法，并被认为是相当好的，但是存在如何实现它的问题。
LRU算法需要实际硬件的支持。
其问题是怎么确定最后使用时间的顺序，对此有两种可行的办法：1). 计数器。
最简单的情况是使每个页表项对应一个使用时间字段，并给CPU增加一个逻辑时钟或计数器。
每次存储访问，该时钟都加1。
每当访问一个页面时，时钟寄存器的内容就被复制到相应页表项的使用时间字段中。
这样我们就可以始终保留着每个页面最后访问的“时间”。
在置换页面时，选择该时间值最小的页面。
这样做，不仅要查页表，而且当页表改变时（因CPU调度）要维护这个页表中的时间，还要考虑到时钟值溢出的问题。
2). 栈。
用一个栈保留页号。
每当访问一个页面时，就把它从栈中取出放在栈顶上。
这样一来，栈顶总是放有目前使用最多的页，而栈底放着目前最少使用的页。
由于要从栈的中间移走一项，所以要用具有头尾指针的双向链连起来。
在最坏的情况下，移走一页并把它放在栈顶上需要改动6个指针。
每次修改都要有开销，但需要置换哪个页面却可直接得到，用不着查找，因为尾指针指向栈底，其中有被置换页。
因实现LRU算法必须有大量硬件支持，还需要一定的软件开销。
所以实际实现的都是一种简单有效的LRU近似算法。
一种LRU近似算法是最近未使用算法（Not Recently Used，NUR）。
它在存储分块表的每一表项中增加一个引用位，操作系统定期地将它们置为0。
当某一页被访问时，由硬件将该位置1。
过一段时间后，通过检查这些位可以确定哪些页使用过，哪些页自上次置0后还未使用过。
就可把该位是0的页淘汰出去，因为在之前最近一段时间里它未被访问过。
4.4近似LRU算法（Clock算法）很少有计算机系统能提供足够的硬件来支持真正的LRU页置换。
有的系统不提供任何支持，因此必须使用其它置换算法（如FIFO算法）。
然而，许多系统都通过引用位方式提供一定的支持，页表内的每项都关联着一个引用位。
每当引用一个页时，相应页表的引用位就被硬件置位。
开始，操作系统会将所有引用位都清零。
随着用户进程的执行，与引用相关联的引用位被硬件置位（置为1）。
之后，通过检查引用位，能够确定哪些页使用过而哪些页未使用过。
虽然不知道使用顺序，但是知道哪些页用过而哪些页未用过。
这信息是许多近似LRU算法的基础。
1）附加引用位算法。
在一个页的引用位保留8位，初始为0000 0000，第一次被使用，则1000 0000，第二次未被使用，则0100 0000.以此类推。
找到这8位化为10进制后最小的页置换。
2）二次机会算法。
第二次机会算法的基本思想是与FIFO相同的，但是有所改进，避免把经常使用的页面置换出去。
当选择置换页面时，检查它的访问位。
如果是0，就淘汰这页；如果访问位是1，就给它第二次机会，并选择下一个FIFO页面。
当一个页面得到第二次机会时，它的访问位就清为0，它的到达时间就置为当前时间。