操作系統(tǒng)教學課件：第4章 存儲器管理-3

1、第四章 存儲器管理虛擬存儲分配方式離散存儲分配方式連續(xù)存儲分配方式單一連續(xù)分配固定分區(qū)分配動態(tài)分區(qū)分配可重定位分區(qū)分配基本分頁存儲分配基本分段存儲分配段頁式存儲分配作業(yè)在運行前需一次性全部裝入內存；并在運行期間一直駐留在內存中?；?顧大作業(yè)、大量作業(yè)如何運行？按需裝入4.6 基本概念4.7 請求分頁系統(tǒng)4.9 請求分段系統(tǒng)4.8 頁面置換算法虛擬存儲分配方式4.6 虛擬存儲器基本概念虛擬存儲器：是指僅把作業(yè)的一部分裝入內存便可運行作業(yè)的存儲管理系統(tǒng)，它具有請求調入功能和置換功能，能從邏輯上對內存容量進行擴充。其邏輯容量為外存容量和內存容量之和其運行速度接近于內存其成本接近于外存空間局部性時間局

2、部性由于大量的循環(huán)操作，某指令或數(shù)據(jù)被訪問后，不久可能會被再次訪問。程序在一段時間內訪問的地址，可能集中在一定的范圍之內（如順序執(zhí)行）。程序局部性原理（Denning P.）4.6 虛擬存儲器基本概念4.6 基本概念4.7 請求分頁系統(tǒng)4.9 請求分段系統(tǒng)4.8 頁面置換算法虛擬存儲分配方式一、什么是請求分頁系統(tǒng)4.7 請求分頁系統(tǒng)基本分頁請求調頁+頁面置換+通過頁面置換功能把暫不運行的頁面換到外存上。在運行中通過頁面調入功能裝入需要的頁面。只裝入用戶程序和數(shù)據(jù)的部分頁，便可啟動運行。一、什么是請求分頁系統(tǒng)請求分頁系統(tǒng)4.7 請求分頁系統(tǒng)相同之處：內存分塊； 程序分頁； 按塊分配； 地址結構。

3、不同之處：請求調頁； 頁面置換。基本分頁系統(tǒng)二、如何實現(xiàn)請求分頁缺頁中斷 在請求分頁系統(tǒng)中， 便產生 ，請求OS將所缺頁調入內存空閑塊，若無空閑塊， ，同時修改頁表中相應表目。 缺頁中斷與一般中斷的區(qū)別： （1）在指令執(zhí)行期間產生和處理中斷信號； （2）一條指令在執(zhí)行期間，可能產生多次缺頁中斷。4.7 請求分頁系統(tǒng)當訪問的頁不在內存，缺頁中斷置換某一頁二、如何實現(xiàn)請求分頁地址變換頁號頁表長度？頁在內存？Y越界中斷N訪問頁表缺頁中斷處理保留CPU現(xiàn)場開始程序請求訪問一頁Y取塊號形成物理地址地址變換結束N將缺頁從外存裝入內存啟動I/O硬件修改頁表內存滿了？從外存中找到所缺頁從內存中選擇一頁淘汰YN

4、修改訪問位和修改位二、如何實現(xiàn)請求分頁頁表機制1）狀態(tài)位：指示該頁是否已調入內存，用來判斷是否產生缺頁中斷。2）修改位：表示該頁在調入內存后是否被修改過。若修改過，則換出時需重寫至外存。3）外存地址：指出該頁在外存上的地址。4.7 請求分頁系統(tǒng)頁號塊號狀態(tài)位修改位外存地址二、如何實現(xiàn)請求分頁頁表機制1）狀態(tài)位：指示該頁是否已調入內存，用來判斷是否產生缺頁中斷。2）訪問字段：記錄本頁在一段時間內被訪問的次數(shù)或最近未被訪問的時間。作為頁面置換時的選擇依據(jù)。3）修改位：表示該頁在調入內存后是否被修改過。若修改過，則換出時需重寫至外存。4）外存地址：指出該頁在外存上的地址。4.7 請求分頁系統(tǒng)頁號塊號

5、狀態(tài)位訪問字段修改位外存地址一、什么是請求分段系統(tǒng)4.9 請求分段系統(tǒng)基本分段請求調段段置換+通過段置換功能把暫不運行的分段換到外存上。在運行中通過段調入功能裝入需要的分段。只裝入當前需要的部分段，便可啟動運行。二、如何實現(xiàn)請求分段段表機制1）存取方式：存取屬性（執(zhí)行、只讀、允許讀/寫）2）訪問字段：記錄該段被訪問的頻繁程度。3）修改位：該段在進入內存后，是否被修改過。4）存在位：該段是否在內存中。5）增補位：在運行過程中，該段是否做過動態(tài)增長。6）外存地址：指出該段在外存上的地址。4.9 請求分段系統(tǒng)段名段長段基址存在位外存地址增補位存取方式修改位訪問字段二、如何實現(xiàn)請求分段缺段中斷 當訪問

6、的段不在內存，便產生缺段中斷，請求OS將所缺分段調入內存。 若沒有足夠大的內存空閑區(qū)，則考慮是否需要進行內存拼接。 若所有空閑區(qū)總和也不能滿足需要，則采用置換功能淘汰一個或者多個段。4.9 請求分段系統(tǒng)二、如何實現(xiàn)請求分段地址變換4.9 請求分段系統(tǒng)W段長？訪問SWY符合存取方式？N分段保護，中斷處理段S在內存？Y分段越界，中斷處理N缺段中斷處理N返回修改訪問字段形成訪問主存地址Y二、如何實現(xiàn)請求分段地址變換4.9 請求分段系統(tǒng)空區(qū)容量總和能否滿足？N段S不在內存阻塞請求進程內存中有合適的空閑區(qū)嗎？返回從外存讀入段S修改段及內存空區(qū)鏈喚醒請求進程Y空區(qū)拼接，以形成一個合適的空區(qū)YN淘汰一個或多個段，形成合適的空閑區(qū)。虛擬存儲器的特征一個作業(yè)被分為多次調入內存 多次性允許作業(yè)在運行過程中換進、換出 對換性 從邏輯上擴充內存容量 虛擬性思考：選擇什么樣的頁面淘汰？在什么范圍內選擇頁面淘汰？練 習1 某請求分頁系統(tǒng)的用戶空間共有32個頁面，每頁1KB，主存16KB。假定某時刻頁表內容如下，試將邏輯地址 0A5CH 和 093CH 變換為物理地址。頁號塊號狀態(tài)位修改位外存地址051011010241137104300練 習2 某請求分段系統(tǒng)中，一用戶作業(yè)共有8個段（07），假定某時刻系統(tǒng)為該作業(yè)分配的內存