操作系統(tǒng)段式存儲管理與虛存

15.2.2段式管理頁式管理缺點：對用戶而言不自然

0

1

2

3

4

5

程序段數(shù)據(jù)段

0

1

2主程序SIN

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1

2主程序SIN(共子程序)作業(yè)1作業(yè)22

整個作業(yè)的地址空間是二維的,如下圖:Y:0500……C:0200……D:0300……CallLoadstore01k……分段MAIN

(主程序)分段X

(子程序)分段A

(數(shù)據(jù))分段B

(工作區(qū))段式管理的特點：

按作業(yè)的自然段將其邏輯空間分成若干段，作業(yè)以段為單位分配內(nèi)存。3

一、空間安排

用戶作業(yè)邏輯空間由若干自然段組成。邏輯地址：段號與段內(nèi)偏移，記做S，d。編譯及裝配時把所有地址記成(S,d)的形式。物理內(nèi)存空間管理：與多道可變劃分區(qū)法一樣，系統(tǒng)以段為單位分配物理內(nèi)存。主程序子程序1子程序2棧數(shù)據(jù)4

主程序

子程序1

子程序2棧數(shù)據(jù)邏輯空間

子程序2主程序棧數(shù)據(jù)OS

子程序1物理空間5二、動態(tài)地址轉(zhuǎn)換 保護碼段長本段內(nèi)存始地址

段表：由如下格式的段表項組成，作業(yè)每段由一個段表項表示。

段表放于系統(tǒng)空間，進程PCB表中存有段表始地址、段表長度。段表始地址寄存器、段表長度寄存器。6段號保護碼段長段內(nèi)存始址............保護碼段長段內(nèi)存始址.........Sd段表始址段表長度≥++PA越界地址轉(zhuǎn)換過程 LA段表78

三、共享 主程序SIN數(shù)據(jù)主程序子程序1SIN子程序2SINJ1J2段表主存兩個作業(yè)共享SIN段的示例9A段SQRTSQRTB段SQRT

J1J2段表主存兩個作業(yè)共享SQRT段的示例A段B段邏輯段空間（1）SQRT（A，Y）（2）IFX<0THENGOTOL（3）…（4）…（5）L：”報告出錯”（6）…注意：若共享的段引用自身的某個地址，則各進程必須用同一段號來共享這一段。J1J2101、分碎配單偶位不砍同：頁是拉信息念的物鞏理單還位，詢?yōu)閷嵑连F(xiàn)離環(huán)散存?zhèn)儍Γ逄岣咦鴥?nèi)存縫利用攔率而團引入碗；段是預信息佳的邏己輯單姻位，臟為滿孕足用巴戶要怒求而殃引入鋸。2、大轉(zhuǎn)小不扛同：頁的蓮大小速固定缺且由丹系統(tǒng)帆確定捧；段長東不定嶄，取歌決于蘋用戶裕程序劇，并需在編斥譯時演劃分儲。3、維妖數(shù)不億同：分頁乘的作決業(yè)地豈址空丈間是勿一維棚的；分段體的作以業(yè)地列址空聞間是拳二維院的。四渡頁式商管理蹄和段氏式管毅理的湊比較11對于善用戶墳而言，段脅頁式絹管理豈與段丸式相扔同，娘用戶胖邏輯剩地址難只涉蜘及段狂號與柳段內(nèi)燈位移謊。對于耕物理剪內(nèi)存至管理吃而言，它壯與頁威式系垮統(tǒng)相罰同。系統(tǒng)堆內(nèi)的襖邏輯固地址：段收號·段內(nèi)純位移--箱>段號·頁號·頁內(nèi)薯位移尋。記消做：S,買P,授d。5.辦2.幸3段頁魚式管鴿理特點半：將作升業(yè)分驕成若沃干段習，每嗚段用炒頁式豆管理鋤實現(xiàn)甜內(nèi)存紐奉分配。一、鑰空間闊安排12作業(yè)茫空間聽的內(nèi)腿部表襪示主程嚴序子程牧序數(shù)據(jù)保護蟻碼聯(lián)長固度卻頁表絞始地OS段表頁表主存作業(yè)段表+頁表13二、諒動態(tài)器地址憂轉(zhuǎn)換段號頁號保護鮮碼頁幀不號..們...藏...千...鋼.Spd段表攀始址段表露長度≥+越界+ff斤d段表頁表14三、典保護紡與共微享保護向與段哨式管校理相槍同。竊共享慚則可咽以以頁為單催位，趙也可廣以共鞭享頁顏表。等效拜訪問冤時間撇：設訪聰存時毀間為75洽0n嶼s，搜汽索快隨表的肢時間冠為50兵ns，命殺中率鹿為95尸%，則95禽%×殃(7腥50烏+5干0)油+5鼓%×荒(7墓50叉+5晝0+開75耀0+藥75書0）=8慕75塞ns15段表主程連序子程窄序數(shù)據(jù)作業(yè)1主程弄序子程拌序數(shù)據(jù)作業(yè)2段表頁表OS主存SI臉NSI此NSI郵NSI寬N16總結(jié)消：“放”連續(xù)扔存放膀：單道襯連續(xù)返分配雄；多道埋連續(xù)駐固定雪分區(qū)燈；多道烘連續(xù)罰可變歪分區(qū)挺。不連衣續(xù)存蒸放：頁式特存儲怎；段式譜存儲落；段頁上式存追儲。175.交3.潔1虛存惠的基袖本思靈想虛擬漁存儲壤管理(虛存)：把作趕業(yè)的貍一部校分裝慌入內(nèi)饅存便穗可運長行作阿業(yè)的趨存儲丑器系淚統(tǒng)。完它具枝有部茄分裝抵入、則請求漢調(diào)入岔和置滑換功由能，組它把恨輔存業(yè)和主勤存一螺起管良理，頃能從軋邏輯菜上對陰內(nèi)存集容量憲進行榴擴充獻。影響妖虛存洪大小捐因素雖：有這效地星址長僅度，殼外存寄的容睛量，肅傳送艇速度圖，使忘用頻么率。5.矩3虛擬埋存儲纖管理目的歲：提供青用戶懇進程比一個筒巨大李的虛摔擬存悔儲空拾間。手段液：利用筍外存(磁盤)實現(xiàn)公此虛氏空間推。18實現(xiàn)窯該虛濁存管努理的挨基本躬方法掉是：在頁裹式（距段式銅、段壁頁式混）管闖理的賞基礎勁上，托僅將遇進程偉的一充部分現(xiàn)頁（艇段）胳放于休主存神。頁喜（段免）表甚項中術(shù)注明趙該頁扛或段昌是否看在主悲存。程序毛執(zhí)行頁時，書如果膝訪問知的頁可（段魯）不在存在浴主存厲，根竹據(jù)頁炭（段碌）表墊項的仗指示歐，將識其從租外存乓調(diào)入貫主存熱，如腰果此頸時無蘭可用域的內(nèi)攏存空嶺間，是則先好淘汰脹若干臉頁幀慈或段杯。19交換瓜區(qū)（SW卡AP）：引入墊原因傾：執(zhí)行梢程序柜文件愛中的悟初始堪值不麗能被槐修改嫁；主要音作用怖：用于顆存放晃那些蹦可讀晌寫的訓進程意頁面土。兩種結(jié)頁類榨型：回寫sw徒ap文件倦頁：對可預讀寫惹的進紹程頁掉面，繡初始覺值從膛執(zhí)行嬸程序情文件鄉(xiāng)豐獲得樹，一盈旦修奇改，比寫回兇時則檢寫到義交換起區(qū)，渡再度港使用描時，體則從拌交換尤區(qū)中駁取出裹；零頁眉：在執(zhí)惹行文進件中愁說明釋是初步始值北為0的工脹作區(qū)河；回傲寫時核也要旨寫到所交換男空間帝中。5.門3.崇2頁式街虛存品管理20一、瞎頁表襲項結(jié)倡構(gòu):合法位修改位頁類型保護碼外存塊號頁幀號合法惰位：表示倉該頁岡在內(nèi)麥存，央為1或0。修改絞位：表示鋼該頁沙被修樓改過律，在被釋放為或淘仙汰時棗應寫回乘外存董。頁類迎型：零頁盼時，后表示日該頁潔在分墓配物休理頁沿幀時靈應清0頁幀挖空間;回寫sw煌ap區(qū)頁條，表階示回寫sw富ap區(qū)；授沒設兔置類尿型時圾，正身常方考式處集理保護沿碼：R,趣W,民E保護朱說明雅。外存鋼塊號干：該頁止所在吧外存妹的塊柜號。頁滲幀闊號：當在嘴合法狂位置蜓上時倍，代罵表該翅頁所枕在內(nèi)存的檢頁幀賺號。21二、鮮頁表稍建立分配pi憤d給子床進程拍，分芝配PC武B空間;初始朗化PC菌B（進凡程標慚識，燈調(diào)度略信息裕）;分配看子進識程頁克表空首間;復制灣父進戲程的遮程序凱區(qū)頁殲表項咽，使受程序春共享;1.利用遲父進元程頁滋表生析成進雕程頁炭表(如UN順I(yè)X的fo踏rk墳()兼)初始慎化頁懶表方朗法：在進匹程創(chuàng)拼建時嬌建立離頁表凝，頁構(gòu)表項衛(wèi)在初曾始時級，合杜法位派、修彩改位乓及頁劣幀號獻都為0。22復制亦父進銹程的酷數(shù)據(jù)摟區(qū)和的棧區(qū)峰，為結(jié)數(shù)據(jù)厘區(qū)和雹棧區(qū)治分配sw坦ap空間秋，復逝制并被修改陜數(shù)據(jù)斑區(qū)和孕棧區(qū)摟頁表攜項內(nèi)橋容;繼承鳥父進脆程對勇其他兔資源督的訪兩問現(xiàn)家場;父進長程PC攻B中現(xiàn)揉場區(qū)成初始辣化子病進程譯的現(xiàn)騾場區(qū)吵，且霧使子摘進程fo偵rk予(溝)返回抵值為棗零;將子梯進程怠掛到植就緒烏隊列;返回雪子進溫程pi館d給父半進程宵。23為執(zhí)涉行程固序頁洗面創(chuàng)宵建頁嘉表項碗，將臟保護誦碼置釋為可株執(zhí)行求，輔泊存塊蛇號置彎為該對頁對濁應執(zhí)郊行程騰序文希件的陪輔存萍塊號悲。（鼠不必使回寫站）。為所炸有初儉始數(shù)羽據(jù)頁刻創(chuàng)建而頁表蝕項，患保護佛碼置楊為可食讀寫拳，頁丑類型栗說明耀為回素寫sw觀ap頁，紙輔存雨塊號麻為該葉頁對屬應文毅件的母輔存廢塊號乘，待帖該頁苗回寫宰時，潑再分職配sw慌ap區(qū)空船間，啟修改裹輔存惠塊號調(diào)欄。為所乏有零或數(shù)據(jù)慣頁面彈創(chuàng)建伴頁表木項，陜保護招碼為捆可讀件寫，暑頁類濕型說蕩明為背零頁肝，輔吃存塊辛號欄敢為空捎。當膨第一句次訪居問該鞋頁時畢，分側(cè)配主續(xù)存頁斗幀并葉清0；回圓寫時肆，再漢分配sw練ap區(qū)空欲間，父填寫棉輔存考塊號岸欄。2.用一佩個可背執(zhí)行個的文囑件來慎初始括化頁愚表。24三、谷硬件闖動態(tài)漁地址解轉(zhuǎn)換頁表軟始址B頁表浙長度L3>攪L?+頁表魚寄存哨器越界肌中斷邏輯旬地址V＝（3，d）頁幀金號頁號物理召地址2648…0123…是否（8，d）A0A2A1A30頁框德號123456789…偏移d快表否是讀頁貍號是否改在內(nèi)番存1110…缺頁稱異常（頁腸故障學）頁表合法篩位是否251.根據(jù)婚發(fā)生拒頁故肺障的燦虛地然址得沃到頁抄表項御。2.申請驚一個酷可用裂的頁駐幀(根據(jù)筐所采點用的注替換營策略溝可能文需要權(quán)引起偵淘汰巷某一請頁);3.檢查望頁類附型:(1禿)若為陣零頁遼，則掀將頁礦幀清0，將狠頁幀布號填尿入唯頁表茅項的價頁幀辨號一叉欄，望置合花法位揚為1。(2緊)若非磁零頁塘，則拳調(diào)用I/否O子系驚統(tǒng)將掠輔存堅塊號謠所指垂的頁背面讀熊到頁濟幀中釋，將如頁幀柳號填綁入頁植表項功，合即法位此置1，結(jié)醫(yī)束。四、振缺頁代處理中斷籍處理泛程序扔處理瓣過程只：26五、景頁淘符汰淘汰漂一頁遇的主砌要工套作有家：1.查P頁表覽項的虜修改爐位，什若未咬修改星，則羅合法讓位洋清0，將煤頁幀廉送回秒空閑欺頁幀鳥隊列殲。2.若已叉修改洪，則蝦檢查P的類疑型欄赤。3.若是抗零頁速或回它寫sw黨ap區(qū)頁階，則苦申請緣瑞一塊sw扁ap區(qū)空賴間，免將P頁表咐項的辜輔存急塊號紗置上訪并清正除頁潔類型叢。4.調(diào)用I/再0子系獵統(tǒng)，超將頁輔幀上棗的數(shù)并據(jù)寫床到輔康存塊之號所邪指的棄輔存岔空間梢中，倆對合幸法位命清0，將陵頁幀慕送回碌空閑醒頁幀冬隊列宰。275.嚇3.叉3頁面涉替換此策略虛存增的作村用：解決陸主存攔空間耳不足乓；讓更塞多的慕進程呼并發(fā)視運行本，提貧高系便統(tǒng)的欲吞吐申率。頁故誰障引鍋發(fā)：Pa饅ge鏈O止ut物/P普ag蛾e祖In；訪問鋪輔存煎。28頁面歪替換喂策略貿(mào)中的擊基本聽概念駐留學集(工作售集)：進程繞的合允法頁妹集合皇；訪問且串：進程迎訪問榜虛空族間的吉地址俯蹤跡朗。舉例洽：某駐進程哈依次游訪問作如下遙地址沿，01測00，04鋼32，01晨01，06寬12，01薯02，01待03，……頁式蟲虛存威管理表以頁陜?yōu)榛湵締蚊馕?，頓只需律頁號雁即可鍋。設餃頁面革大小清為10容0，上往述訪未問串普可簡租化為1，4，1，6，1，1，……29頁面寶替換燒策略晨分成屋兩類甘：駐留戶集大賺小固河定的妙替換盜策略改；駐留碰集大康小可怎變的張?zhí)鎿Q蔽策略苗。設駐予留集加大小猜為m，s(t)為t時刻第的駐狹留集添，r(t)為t時刻服訪問味的頁盈號。t取0,囑1,威…,t，指殃訪存硬指令程執(zhí)行類時刻輕。30駐留閘集與pa販gi躬ng植i受n/遺ou峰t的關亞系：進程階剛創(chuàng)須建時束，駐叛留集倡為空塘。即s(t)=空。若t+1時刻蔬訪問改的頁苗在s(t)中時島，則刮訪問革之。即若r(t+1離)∈s(t)，則s(t+1截)=s(t)。若t+1時刻撞訪問肌的頁羨不在s(t)中時紡，且肌駐留集大營小小溪于m，則pa跟gi膝ng睡i愚n。即賺若r(t+1繞)!吃∈s(t)，且|s(t)|已<m，則s(t+1唐)=s(t)+荷{r(t+1鐵)}。若t+1時刻卸訪問霜的頁逆不在s(t)中時朗，且虧駐留集大孤小等彩于m，則爆先pa逐gi分ng岸o圍uty頁，衣再pa莖gi尊ng捧i裹nr(t+1柳)頁。即s(t+1捏)=s(t)-箱{y}+朵{r(t+1遣)}。一、樸駐留籠集大蝴小固閘定的擁替換淘策略31(一)談FI抹FO替換標算法(替換疼最早機進入猴的頁)舉例福：駐紹留集蒜大小乖為3，訪方問串辨為：7,西0填,榨1,欄2麥,腸0,欄3遮,停0,短4攜,周2,仿3漠,鋒0,本3她,掏2…770701201201231230430420423023023023O正O每O勒O盜O慰O嫌O榴O戰(zhàn)O敬O出現(xiàn)款了10次故貢障命中箱率＝1－故塑障次漫數(shù)/訪問王串大雞?。?－10肺/1閘3=績0.錦2332FI角FO方法購的特經(jīng)點：實現(xiàn)助方便哭。不偵需要擇額外志硬件流。效果讀不好慶，有Be頑la寶dy奇異葛。Be節(jié)la搭dy奇異添：指替禾換策句略不趟滿足心隨著蘭駐留食集的賀增大刷，頁伶故障盆數(shù)一肥定減母少的袍規(guī)律購。33(二)絞OP躁T(缺O(jiān)p怒ti瞧ma休l婆re張pl蚊ac辣em頭en趕t)舉例迅：駐援留集頸大小否為3，訪愁問串燙為7,孔0板,難1,借2漏,若0,裙3資,邊0,洽4長,舟2,腸3逃,疑0,喬3寶,盤2.崗.770701201201203203243243243203203203O猛O舉O溫O凡O象O目O淘汰駁下次勸訪問肅距當稠前最排遠的怪那些鄉(xiāng)豐頁中篇序號墳最小蹈的頁逝。34OP簡T方法巴特點黑：最優(yōu)侍的固婆定駐腔留集子大小裝替換性策略闊。不可妥實現(xiàn)森。OP侵T策略川對任續(xù)意一姥個訪睡問串敗的控截制均茫有最錄小的案時空賴積（踢進程沸所占臣空間掀與時壘間的極乘積院）。由于約需要穴預先撫得知蝕整個詳訪問翠串的損序，絹故不身能用英于實讓踐,僅作魯為一湯種標召準，息用以術(shù)測量獻其他罷可行料策略鉛的性芽能。35(三)筍LR蹦U(緊Le碼as冷t雕Re則ce分nt企ly貢U崖se籮d)淘汰州上次裁使用蹈距當扁前最關遠的掘頁。舉例巴：駐映留集照大小穴為3，訪臨問串缺為7,籠0皺,壺1,芝2尾,奶0,政3沒,大0,悲4辣,激2,他3焰,哨0,煉3拘,啟2.銹.770701201201203203403402432032032032O景O鞠O巨O攔O羨O引O竟O還O36LR挖U策略感是一階種棧困算法斃。滿足兔：S（m,t）屬蜘于S（m+1穿,t）的皆替換者算法籮被稱怠為棧轎算法救。LR莖U策略析中，抖當駐揉留集球大小拆為時,S(m,t)中保訂持著姑最近娘使用跳過的m個頁慢幀；婦當駐薄留集暴大小漏為m+1時，S(m+1宵,t)中保政持著軌最近池使用月過的m+1個頁希幀。唯故S(m,t)屬于S(m+1紐奉,t)的LR膜U策略會是棧揪算法訂。37LR神U策略抄的特逃點：要硬沉件配序合，據(jù)實現(xiàn)尼費用恒高，狐但效夫果適盲中。實現(xiàn)康方法1：給每孕個頁定幀設帆一個遺計數(shù)墓器，殖每訪皺問一符頁，興對應升頁幀戲計數(shù)昆清0，其洗余頁月幀計編數(shù)加1，淘要汰計棟數(shù)最逢大的證頁幀菊。實現(xiàn)超方法2：用類砌似棧離的結(jié)鵲構(gòu)來鴉管理干和實湊現(xiàn)LR燭U。棧算竿法沒競有Be萍la出dy奇異珠。設n＞m，對吐于棧伏算法矛有S(m,t)屬于S(n,t)，任趟取r(t)，若r(t)!標∈S(n,t),則r(t)!獨∈S(m,t)。因集此，栽駐留嬌集為n時出扣現(xiàn)的罰頁故例障一窄定會嘉出現(xiàn)鳴在駐劉留集略為m時。LR侮U沒有Be愧la迎dy奇異。38(四)實用照方法安（兼寬顧FI禾FO和LR孤U策略監(jiān)）為頁劃幀在屆頁表教項中箏增加肥一位犁使用脈位，各硬件皺每訪柴存一更次，角即將譽對應銀頁的杏使用著位置1，操某作系交統(tǒng)頁敗面管倒理程婦序定汪時將盜所有釘使用畏位清0。淘暖汰時愛任選獄一個肉使用絡位為0的頁穿。操作旋系統(tǒng)漫選擇脖淘汰彼頁時疏，盡簡量避宅免選莖被修昏改過桂的頁母。因壇此，拌首先俱選擇園使用肅和修仙改位異都為0的頁聞；若震沒有條，再鞋選修臥改位熱為1，使損用位翅為0的頁帖；再呈選使纖用位晚為1，修啞改位訂為0的頁鍋；最膛后按FI微FO選兩然者均道為1的頁土。39程序帖行態(tài)緞：指程芳序訪滔存布冤局特著性和雀行為催特性輝。局部竭性行穗態(tài):一段福時間蓄內(nèi)程哨序訪脂存有征局部允性.階段濟轉(zhuǎn)換煩行態(tài):從一魄個局析部集渣向另會一個那局部集過剩渡是德突然哲的.局部遣集一蕩般不鏈超過導程序畜總頁趕數(shù)的20哀%。二、繁駐留匆集可予變的責替換劍策略引入錢原因餐：若駐衛(wèi)留集欺小于膨局部墊集時攻引起狠抖動無，而建駐留隔集大耕于局允部集眠又是陡浪費協(xié)。同登時局鉗部集午又有逗大有艱小。因此褲，應記隨著膨程序崇訪問肚虛存拌的局卷部集查大小銀變化秒而改楊變駐突留集旋。40若駐蒙留集堪中的暮某頁杏有△皂個訪餡問間焦隔沒券被訪零問，謠則將女其淘核汰。舉例倒：取束△=5，訪寺問串吹為(一)魄WS尊(w則or蝦ki笨ng滲s也et勒)1血2期3附4廊4砌4洗4鑼4月4盒4妄4粗4屯3亦4而4需4斯37070170127012701230123042304230423042304230237問0淚1充2鎖0域3打0洋4犬2袖3攀0幸3泊2米1過2搬0進102130213021321041實現(xiàn)特：每一根頁面陰設一翻計數(shù)傳器。題每訪堡存一蛇次，豪將所超有計肝數(shù)器蜂加1，所岸訪存哥的頁末面計腔數(shù)器拼清0，淘韻汰計豈數(shù)器毅值等竹于△病的頁白面。特點豆：開銷倡太大縫，不忙實用國。42每訪點問一瘋頁，暴將當鑼前硬嫂時鐘檔值記床錄在爺頁表仆項中慰，操菜作系砌統(tǒng)定齡時(以T為周礦期)檢查鄰駐留拴集頁饅表項除的時泳鐘值擴，若:當前打時鐘棉值-頁表怕項中境時鐘觀值＞嚷△，施則淘泳汰之唐。(二)永SW純S(捕Sa備mp懷le垮d蹄Wa愉rk僑in序g騎Se告t)定時昨檢查鑰計數(shù)弄器，呀淘汰撞計數(shù)與器值礙大于供等于端△的少頁面餓。這租樣硬速件消瓣耗仍許