操作系統(tǒng)第11講課件

操作系統(tǒng)概念

第十一講 內(nèi)存管理（3）OperatingSystemConceptionDavidfu回顧什么是頁式管理，什么是段式管理？它們之間的區(qū)別？OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要靜態(tài)與動態(tài)頁面管理請求頁面調(diào)度頁面置換FIFO頁面置換OPT頁面置換LRU頁面置換OperatingSystemConceptionDavidfu請求頁面調(diào)度只有需要時，才將頁面調(diào)入內(nèi)存優(yōu)點：減少執(zhí)行I/O需要較少的內(nèi)存較快的響應(yīng)較多的用戶頁面調(diào)度過程：

有頁面需求頁面無效？引用無效，產(chǎn)生缺頁中斷執(zhí)行頁面將頁面帶到內(nèi)存頁面在內(nèi)存終止進程是否否是OperatingSystemConceptionDavidfu虛頁不在物理內(nèi)存的情況每個頁表條目都有一個有效－無效位（頁面在內(nèi)存中＝1，頁面不在內(nèi)存中＝0）初始化時所有的位都設(shè)置位0OperatingSystemConceptionDavidfu如何將虛頁從外存調(diào)入內(nèi)存OperatingSystemConceptionDavidfu頁面置換－解決辦法修改頁錯誤處理程序來實現(xiàn)頁置換通過修改位/臟位來降低額外開銷頁置換分開了邏輯內(nèi)存與物理內(nèi)存，使用小的物理內(nèi)存可以為用戶提供巨大的虛擬內(nèi)存。OperatingSystemConceptionDavidfu頁面置換－頁處理程序查找所需頁在磁盤上的位置查找一個空閑幀如果有空閑幀，就使用若沒有空閑幀，就使用頁置換算法選擇一個淘汰幀將淘汰幀的內(nèi)容寫到磁盤上，更改頁表和幀表將所需頁讀入空閑幀，改變頁表和幀表重新啟動進程OperatingSystemConceptionDavidfu請求頁面調(diào)度的性能頁錯誤(缺頁)率p:0p1.0P=0,沒有頁面錯誤P=1,每個頁面都產(chǎn)生頁面錯誤有效訪問時間(EAT)內(nèi)存訪問時間－ma EAT=(1–p)×ma +p×(頁面置換時間)頁面置換時間＝頁面錯誤開銷＋頁面切換開銷 ＋重啟指令開銷OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要靜態(tài)與動態(tài)頁面管理請求頁面調(diào)度頁面置換FIFO頁面置換OPT頁面置換LRU頁面置換OperatingSystemConceptionDavidfu頁面置換－算法選擇硬件變換機構(gòu)發(fā)現(xiàn)虛頁是否在內(nèi)存并產(chǎn)生相應(yīng)的頁錯誤中斷軟件中斷處理程序根據(jù)內(nèi)存是否有空閑幀實現(xiàn)內(nèi)外存統(tǒng)一頁調(diào)度內(nèi)存利用率的提高是以犧牲系統(tǒng)開銷的代價實現(xiàn)的對于過度分配，選擇什么置換算法至關(guān)重要OperatingSystemConceptionDavidfu頁面置換－算法選擇每個操作系統(tǒng)都可能有自己的置換算法：采用最小頁錯誤率的算法隨著幀數(shù)量的增加，頁錯誤數(shù)量會降低針對特定內(nèi)存的引用串運行某個置換算法，并計算出頁錯誤的數(shù)量。引用串（referencestring）：某進程在內(nèi)存中被訪問的頁號的序列。OperatingSystemConceptionDavidfuFIFO頁置換例題在分頁系統(tǒng)中，假如對于過度分配的物理內(nèi)存中可進行置換分配的為3幀，作業(yè)的內(nèi)存引用序列為：2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2請問采用FIFO頁面置換算法計算缺頁中斷率。引用232152453252F1F2F3QYOperatingSystemConceptionDavidfu頁面置換－算法選擇OperatingSystemConceptionDavidfuBelady’s異常OperatingSystemConceptionDavidfuOPT最優(yōu)頁置換OPT最優(yōu)頁置換的缺點：難于實現(xiàn)，因為要求預(yù)先知道每個進程所有引用串的情況OperatingSystemConceptionDavidfuLRU頁置換LRU最近最少使用算法：OPT不現(xiàn)實，可以使用離過去最近作為不遠將來的近似，那么可以選擇離當前時間最近的一段時間內(nèi)最久時間沒有使用的頁進行淘汰置換。OperatingSystemConceptionDavidfuLRU頁置換近似算法LFU（最不經(jīng)常使用的頁面淘汰算法）：首先淘汰到當前時間為止，被訪問次數(shù)最少的那一頁。實現(xiàn)方法：在頁表中給每一頁增設(shè)一個訪問記數(shù)器NUR(最近未使用頁面淘汰算法)：該算法需要淘汰某頁時，從那些最近一個時期內(nèi)未被訪問的頁中任選一頁淘汰。實現(xiàn)方法：每當引用一個頁時，相應(yīng)頁的引用位就被硬件置位。否則，引用位置0。開始，所有引用位清零。系統(tǒng)周期性的對所有引用位清零通過檢查引用位，我們知道哪些頁用過，但不知道順序OperatingSystemConceptionDavidfu作業(yè)在分頁存儲管理中，采用FIFO頁面淘汰算法，對于以下內(nèi)存引用序列，計算出內(nèi)存為3幀空閑幀和4幀空閑幀所對應(yīng)的缺頁中斷率內(nèi)存引用序列：4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5OperatingSystemConceptionDavidfu頁地址轉(zhuǎn)換例題解析有一段程序的邏輯首地址為2500