Algoritmos de Remplazamiento de Paginas

Presentación del tema: "Algoritmos de Remplazamiento de Paginas"— Transcripción de la presentación:

1 Algoritmos de Remplazamiento de Paginas
Miguel Covarrubias

2 Algoritmos de Remplazamiento de Paginas
Cuando un error de pagina ocurre, se forza a una pagina a salir de memoria y se actualizan sus contenidos. Si se remplaza una una pagina poco usada, se mejora el desempeño del sistema.

3 El Algoritmo Optimo de Remplazamiento de Paginas
Etiqueta a cada pagina con el numero de instrucciones que se van a ejecutar antes de que esta pagina sea referenciada. El algoritmo saca la pagina con la mayor etiqueta. Se puede implementar en una segunda corrida corriendo un progama en una primer corrida en un simulador y usando la informacion de las paginas referenciadas.

4 El Algoritmo Optimo de Remplazamiento de Paginas
Se pueden comparar otros algoritmos contra este algoritmo optimo y saber cuanto se pueden mejorar los algoritmos. Este algoritmo solo sirve para evaluar el desempeño de otros algoritmos y no tiene uso practico porque el algoritmo es especifico para la primera corrida.

5 Algoritmo de la Pagina no Usada Recientemente
Cada pagina tiene asociado un bit R que se prende cuando la pagina es referenciada (lectura o escritura) y un bit M que se prende cuando se modifica la pagina. Si el hardware no tiene estos bits, se puede simular asignando el modo de la pagina a lectura solamente cuando R esta prendido y el modo lectura/escitura cuando R y M estan prendidos.

6 Algoritmo de la Pagina no Usada Recientemente
En cada interrupcion del reloj, los bits R se apagan y se dividen las paginas en: Clase 0: no referenciada, no modificada Clase 1: no referenciada, modificada Clase 2: referenciada, no modificada Clase 3: referenciada, modificada Las paginas de la clase 1 ocurren cuando a una pagina de la clase 3 se le apaga el bit R.

7 Algoritmo de la Pagina no Usada Recientemente
El algoritmo NRU (Not Recently Used) saca una pagina al azar de la clase no vacia con el menor numero.

8 Algoritmo FIFO Supongamos que un supermercado puede mostrar solo k articulos diferentes. El Algoritmo FIFO (First-In, First-Out) saca el articulo que se introdujo con mas tiempo para meter un nuevo articulo. Puede remover articulos muy usados que se han usado desde el hace mucho tiempo y por eso es usado raramente.

9 Algoritmo de Remplazamiento de Paginas de la Segunda Oportunidad
Se modifica el FIFO para que se saque la pagina mas vieja si su bit R esta apagado, sino apagamos su bit R y mandamos la pagina al final de la cola. Esta operacion se llama segunda oportunidad.

10 Algoritmo de Remplazamiento de Paginas de la Segunda Oportunidad
Si todas las paginas tienen el bit R prendido, el algoritmo se degenera en un FIFO.

11 Algoritmo de Remplazamiento de Paginas del Reloj
El algoritmo de la segunda oportunidad es ineficiente por mover las paginas a lo largo de su lista y se puede mejorar usando una lista circular. El algoritmo del reloj mantiene un apuntador a la pagina mas vieja y es otra forma de implementar la segunda oportunidad.

12 Algoritmo de Remplazamiento de Paginas del Reloj

13 Algoritmo de Remplazamiento de Paginas LRU
El algoritmo LRU (Least Recently Used) supone que paginas que se han usado recientemente mucho/poco se seguiran usando mucho/poco. Se implementa con una lista ligada moviendo cada pagina al inicio de la lista cuando se referencia la pagina. Tambien se puede implementar con un arreglo que guarda el tiempo del ultimo acceso a cada pagina.

14 Algoritmo de Remplazamiento de Paginas LRU

15 Algoritmo de Remplazamiento de Paginas LRU
En una matrix de n x n inicialmente vacia se prende la fila k y luego se apaga la columna k al referenciar la pagina k, la fila con menor numero binario es la pagina menos usada recientemente.

16 Simulando LRU en Software
El algoritmo NFU (Not Frequently Used) cuenta con los bits R el numero de veces que se ha referenciada cada pagina y saca la pagina menos refenciada. El problema es que no olvida las referencias.

17 Simulando LRU en Software

18 Simulando LRU en Software
Podemos simular bien el LRU modificando el NFU (envejecimento) recorriendo los bits de los contadores y sumando R a la izquierda. Cuando un error de pagina sucede se saca la pagina con el menor contador.

19 Simulando LRU en Software
Cuando dos paginas no se han referenciado en el mismo tiempo, el algoritmo de envejecimiento saca el que tenga el menor numero de los bits que quedan a la derecha de los ceros a la izquierda en comun. El algoritmo de envejecimeinto usa 8 bits para los contadores para un tick de reloj de 20 ms.