页面置换算法
把内存已无空闲空间时选择换出页面的算法称为页面置换算法(Page-Replacement Algorithms)。
不适当的算法可能会导致进程发现“抖动”，即刚被换出的页很快又要被访问，需要将它重新调入，可能会出现频繁地更换页面，以致一个进程在运行中把大部分时间都花费在页面置换工作上。一个好的页面置换算法，应具有较低的页面更换频率。
最佳置换算法和先进先出置换算法
最佳置换算法是一种理想化的算法，通常使用最佳置换算法作为标准，来评价其它算法的优劣。先进先出置换算法是最直观的算法，由于与通常页面的使用规律不服，可能是性能最差的算法，故实际应用极少。
最佳置换算法。
其所选择的被淘汰页面，将是以后永不使用的，或许是在最长(未来)时间内不再被访问(即下一次访问时间最晚)的页面。采用最佳置换算法，通常可保证获得最低的缺页率。
先进先出页面置换算法。
总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。
FIFO 置换算法性能之所以较差，是因为它所依据的条件是各个页面调入内存的时间，而页面调入的先后并不能反映页面的使用情况。
最近最久未使用(LRU)算法：
是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。即选择最近最久未使用的页面予以淘汰。该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间 t，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其 t 值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。
最佳置换算法是从“向后看”的观点出发的，即它是依据以后各页的使用情况；而 LRU 算法则是“向前看”的，即根据各页以前的使用情况来判断，而页面过去和未来的走向之间并无必然的联系。
LRU 置换算法的硬件支持。
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寄存器。
为每个在内存中的页面配置一个移位寄存器，可表示为
当进程访问某物理块时，要将相应寄存器的 Rn－1 位置成 1。此时，定时信号将每隔一定时间(例如 100 ms)将寄存器右移一位。如果我们把 n 位寄存器的数看做是一个整数，那么，具有最小数值的寄存器所对应的页面，就是最近最久未使用的页面。 -
栈。
可利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。每当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出，将它压入栈顶。因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号，而栈底则是最近最久未使用页面的页面号。
最近最少使用 LFU 置换算法。
该算法用移位寄存器方式。每次访问某页时，便将该移位寄存器的最高位置 1，再每隔一定时间(例如 100 ms)右移一次。LFU 置换算法的页面访问图与 LRU 置换算法的访问图完全相同；或者说，利用这样一套硬件既可实现 LRU 算法，又可实现 LFU 算法。但 LRU 算法是根据将 n 位看作一个整数找到最近最久未使用的页面，而 LFU 算法的在最近一段时间使用最少的页面将是∑Ri 最小的页。
应该指出，LFU 算法并不能真正反映出页面的使用情况，因为在每一时间间隔内，只是用寄存器的一位来记录页的使用情况，因此，在该时间间隔内，对某页访问一次和访问 1000 次是完全等效的。
Clock 置换算法
虽然 LRU 算法是较好的一种算法，但由于它要求有较多的硬件支持，故在实际应用中，大多采用 LRU 的近似算法。Clock 算法就是用得较多的一种 LRU 近似算法。
简单的 Clock 置换算法。
只需为每页设置一位访问位，再将内存中的所有页面都通过链接指针链接成一个循环队列。当某页被访问时，其访问位被置 1。置换算法在选择一页淘汰时，只需检查页的访问位。如果是 0，就选择该页换出；若为 1，则重新将它置 0，暂不换出，而给该页第二次驻留内存的机会，再按照 FIFO 算法检查下一个页面。该算法是循环地检查各页面的使用情况的。又把该算法称为最近未用算法 NRU。
改进型 Clock 置换算法：
在改进型 Clock 算法中，除须考虑页面的使用情况外，还须再增加一个因素，即置换代价，这样，选择页面换出时，既要是未使用过的页面，又要是未被修改过的页面。把同时满足这两个条件的页面作为首选淘汰的页面。由访问位 A 和修改位 M 可以组合成下面四种类型的页面：
1 类(A=0，M=0)：表示该页最近既未被访问，又未被修改，是最佳淘汰页。
2 类(A=0，M=1)：表示该页最近未被访问，但已被修改，并不是很好的淘汰页。
3 类(A=1，M=0)：表示该页最近已被访问，但未被修改，该页有可能再被访问。
4 类(A=1，M=1)：表示该页最近已被访问且被修改，该页可能再被访问。
在内存中的每个页必定是这四类页面之一，在进行页面置换时，与简单 Clock 算法差别在于该算法须同时检查访问位与修改位，以确定该页是四类页面中的哪一种。其执行过程可分成以下三步：
- 从指针所指示的当前位置开始，扫描循环队列，寻找 A=0 且 M=0 的第一类页面，将所遇到的第一个页面作为所选中的淘汰页。在第一次扫描期间不改变访问位 A。
- 如果第一步失败，即查找一周后未遇到第一类页面，则开始第二轮扫描，寻找 A=0 且 M=1 的第二类页面，将所遇到的第一个这类页面作为淘汰页。在第二轮扫描期间，将所有扫描过的页面的访问位都置 0。
- 如果第二步也失败，亦即未找到第二类页面，则将指针返回到开始的位置，并已将所有的访问位复 0。然后重复第一步，如果仍失败，必要时再重复第二步，此时就一定能找到被淘汰的页。
该算法与简单 Clock 算法比较，可减少磁盘的 I/O 操作次数。但为了找到一个可置换的页，可能须经过几轮扫描。换言之，实现该算法本身的开销将有所增加。
页面缓冲算法 PBA
影响页面换进换出效率的若干因素
- 页面置换算法。
- 写回磁盘的频率。对于已经被修改过的页面，在将其换出时，应当写回磁盘。
但如果在系统中已建立了一个已修改换出页面的链表，则对每一个要被换出的页面(已修改)，系统可暂不把它们写回磁盘，而是将它们挂在已修改换出页面的链表上，仅当被换出页面数目达到一定值时，例如64个页面，再将它们一起写回到磁盘上，这样就显著减少了磁盘 I/O的操作次数。或者说，减少已修改页面换出的开销。 - 读入内存的频率。在设置了已修改换出页面链表后，在该链表上就暂时有一批装有数据的页面，如果有进程在这批数据还未写回磁盘时需要再次访问这些页面时，就不需从外存上调入，而直接从已修改换出页面链表中获取，这样也可以减少将页面从磁盘读入内存的频率，减少页面换出的开销。
页面缓冲算法 PBA
PBA 算法特点：① 显著地降低了页面换进、换出的频率。② 正是由于换入换出的开销大幅度减小，才能使其可采用一种较简单的置换策略，如先进先出(FIFO)算法。
在该系统中内存分配策略上采用了可变分配和局部置换方式，同时在内存中设置了两个链表：
- 空闲页面链表
实际上是一个空闲物理块链表。当进程需要读入一个页面时，便可利用空闲物理块链表中的第一个物理块来装入该页。当有一个未被修改的页要换出时，而是把它们所在的物理块挂在空闲链表表尾。 - 修改页面链表
是由已修改的页面所形成的链表。当进程需要将一个已修改的页面换出时，系统并不立即把它换出到外存上，而是将它所在的物理块挂在修改页面链表的末尾。当达到一定数量时，再将它们一起写回磁盘。