操作系統(tǒng)教學(xué)課件：第4章 存儲(chǔ)器管理-3

1、第四章 存儲(chǔ)器管理虛擬存儲(chǔ)分配方式離散存儲(chǔ)分配方式連續(xù)存儲(chǔ)分配方式單一連續(xù)分配固定分區(qū)分配動(dòng)態(tài)分區(qū)分配可重定位分區(qū)分配基本分頁(yè)存儲(chǔ)分配基本分段存儲(chǔ)分配段頁(yè)式存儲(chǔ)分配作業(yè)在運(yùn)行前需一次性全部裝入內(nèi)存；并在運(yùn)行期間一直駐留在內(nèi)存中?；?顧大作業(yè)、大量作業(yè)如何運(yùn)行？按需裝入4.6 基本概念4.7 請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)4.9 請(qǐng)求分段系統(tǒng)4.8 頁(yè)面置換算法虛擬存儲(chǔ)分配方式4.6 虛擬存儲(chǔ)器基本概念虛擬存儲(chǔ)器：是指僅把作業(yè)的一部分裝入內(nèi)存便可運(yùn)行作業(yè)的存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，它具有請(qǐng)求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對(duì)內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充。其邏輯容量為外存容量和內(nèi)存容量之和其運(yùn)行速度接近于內(nèi)存其成本接近于外存空間局部性時(shí)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(wèn)后，不久可能會(huì)被再次訪問(wèn)。程序在一段時(shí)間內(nèi)訪問(wèn)的地址，可能集中在一定的范圍之內(nèi)（如順序執(zhí)行）。程序局部性原理（Denning P.）4.6 虛擬存儲(chǔ)器基本概念4.6 基本概念4.7 請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)4.9 請(qǐng)求分段系統(tǒng)4.8 頁(yè)面置換算法虛擬存儲(chǔ)分配方式一、什么是請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)4.7 請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)基本分頁(yè)請(qǐng)求調(diào)頁(yè)+頁(yè)面置換+通過(guò)頁(yè)面置換功能把暫不運(yùn)行的頁(yè)面換到外存上。在運(yùn)行中通過(guò)頁(yè)面調(diào)入功能裝入需要的頁(yè)面。只裝入用戶程序和數(shù)據(jù)的部分頁(yè)，便可啟動(dòng)運(yùn)行。一、什么是請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)4.7 請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)相同之處：內(nèi)存分塊； 程序分頁(yè)； 按塊分配； 地址結(jié)構(gòu)。

3、不同之處：請(qǐng)求調(diào)頁(yè)； 頁(yè)面置換?；痉猪?yè)系統(tǒng)二、如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁(yè)缺頁(yè)中斷 在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中， 便產(chǎn)生 ，請(qǐng)求OS將所缺頁(yè)調(diào)入內(nèi)存空閑塊，若無(wú)空閑塊， ，同時(shí)修改頁(yè)表中相應(yīng)表目。 缺頁(yè)中斷與一般中斷的區(qū)別： （1）在指令執(zhí)行期間產(chǎn)生和處理中斷信號(hào)； （2）一條指令在執(zhí)行期間，可能產(chǎn)生多次缺頁(yè)中斷。4.7 請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)當(dāng)訪問(wèn)的頁(yè)不在內(nèi)存，缺頁(yè)中斷置換某一頁(yè)二、如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁(yè)地址變換頁(yè)號(hào)頁(yè)表長(zhǎng)度？頁(yè)在內(nèi)存？Y越界中斷N訪問(wèn)頁(yè)表缺頁(yè)中斷處理保留CPU現(xiàn)場(chǎng)開始程序請(qǐng)求訪問(wèn)一頁(yè)Y取塊號(hào)形成物理地址地址變換結(jié)束N將缺頁(yè)從外存裝入內(nèi)存啟動(dòng)I/O硬件修改頁(yè)表內(nèi)存滿了？從外存中找到所缺頁(yè)從內(nèi)存中選擇一頁(yè)淘汰YN

4、修改訪問(wèn)位和修改位二、如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁(yè)頁(yè)表機(jī)制1）狀態(tài)位：指示該頁(yè)是否已調(diào)入內(nèi)存，用來(lái)判斷是否產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。2）修改位：表示該頁(yè)在調(diào)入內(nèi)存后是否被修改過(guò)。若修改過(guò)，則換出時(shí)需重寫至外存。3）外存地址：指出該頁(yè)在外存上的地址。4.7 請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)頁(yè)號(hào)塊號(hào)狀態(tài)位修改位外存地址二、如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁(yè)頁(yè)表機(jī)制1）狀態(tài)位：指示該頁(yè)是否已調(diào)入內(nèi)存，用來(lái)判斷是否產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。2）訪問(wèn)字段：記錄本頁(yè)在一段時(shí)間內(nèi)被訪問(wèn)的次數(shù)或最近未被訪問(wèn)的時(shí)間。作為頁(yè)面置換時(shí)的選擇依據(jù)。3）修改位：表示該頁(yè)在調(diào)入內(nèi)存后是否被修改過(guò)。若修改過(guò)，則換出時(shí)需重寫至外存。4）外存地址：指出該頁(yè)在外存上的地址。4.7 請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)頁(yè)號(hào)塊號(hào)

5、狀態(tài)位訪問(wèn)字段修改位外存地址一、什么是請(qǐng)求分段系統(tǒng)4.9 請(qǐng)求分段系統(tǒng)基本分段請(qǐng)求調(diào)段段置換+通過(guò)段置換功能把暫不運(yùn)行的分段換到外存上。在運(yùn)行中通過(guò)段調(diào)入功能裝入需要的分段。只裝入當(dāng)前需要的部分段，便可啟動(dòng)運(yùn)行。二、如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分段段表機(jī)制1）存取方式：存取屬性（執(zhí)行、只讀、允許讀/寫）2）訪問(wèn)字段：記錄該段被訪問(wèn)的頻繁程度。3）修改位：該段在進(jìn)入內(nèi)存后，是否被修改過(guò)。4）存在位：該段是否在內(nèi)存中。5）增補(bǔ)位：在運(yùn)行過(guò)程中，該段是否做過(guò)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)。6）外存地址：指出該段在外存上的地址。4.9 請(qǐng)求分段系統(tǒng)段名段長(zhǎng)段基址存在位外存地址增補(bǔ)位存取方式修改位訪問(wèn)字段二、如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分段缺段中斷 當(dāng)訪問(wèn)

6、的段不在內(nèi)存，便產(chǎn)生缺段中斷，請(qǐng)求OS將所缺分段調(diào)入內(nèi)存。 若沒有足夠大的內(nèi)存空閑區(qū)，則考慮是否需要進(jìn)行內(nèi)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(gè)或者多個(gè)段。4.9 請(qǐng)求分段系統(tǒng)二、如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分段地址變換4.9 請(qǐng)求分段系統(tǒng)W段長(zhǎng)？訪問(wèn)SWY符合存取方式？N分段保護(hù)，中斷處理段S在內(nèi)存？Y分段越界，中斷處理N缺段中斷處理N返回修改訪問(wèn)字段形成訪問(wèn)主存地址Y二、如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分段地址變換4.9 請(qǐng)求分段系統(tǒng)空區(qū)容量總和能否滿足？N段S不在內(nèi)存阻塞請(qǐng)求進(jìn)程內(nèi)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(nèi)存空區(qū)鏈喚醒請(qǐng)求進(jìn)程Y空區(qū)拼接，以形成一個(gè)合適的空區(qū)YN淘汰一個(gè)或多個(gè)段，形成合適的空閑區(qū)。虛擬存儲(chǔ)器的特征一個(gè)作業(yè)被分為多次調(diào)入內(nèi)存 多次性允許作業(yè)在運(yùn)行過(guò)程中換進(jìn)、換出 對(duì)換性 從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量 虛擬性思考：選擇什么樣的頁(yè)面淘汰？在什么范圍內(nèi)選擇頁(yè)面淘汰？練 習(xí)1 某請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)的用戶空間共有32個(gè)頁(yè)面，每頁(yè)1KB，主存16KB。假定某時(shí)刻頁(yè)表內(nèi)容如下，試將邏輯地址 0A5CH 和 093CH 變換為物理地址。頁(yè)號(hào)塊號(hào)狀態(tài)位修改位外存地址051011010241137104300練 習(xí)2 某請(qǐng)求分段系統(tǒng)中，一用戶作業(yè)共有8個(gè)段（07），假定某時(shí)刻系統(tǒng)為該作業(yè)分配的內(nèi)存