Mathematical Analysis of Page Fault Minimization for Virtual Memory Systems Using Working Set Strategy

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/info16100829
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Poor code locality in virtual memory systems significantly contributes to page faults, leading to degraded system performance. Although many solutions aim to minimize page faults, most rely on clustering techniques that do not quantify the approximation error relative to the optimal solution. In this work, we develop a novel mathematical model based on the Working Set strategy combined with a geometric interpretation of the computational process via a Hasse diagram. This approach enables the reduction of the problem dimensionality and facilitates identification of critical control states under realistic constraints. We formalize the minimization of expected page faults as a discrete optimization problem with well-defined functionals and constraints. Experimental evaluation demonstrates that our model achieves lower average page faults and execution times compared to classical algorithms, especially under poor code locality conditions. Our method also provides a foundation for obtaining ε-optimal solutions and paves the way for designing efficient and cost-effective page replacement algorithms with provable guarantees. These contributions establish both theoretical and practical advances in virtual memory management.