4第四篇存储器管理.ppt

* * * * 4.6.2 虚拟存储器的实现方法 1、分页请求系统 在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页式虚拟存储器系统。 它允许只装入若干页的用户程序和数据，便可启动运行，以后在硬件支持下通过调页功能和置换页功能，陆续将要运行的页面调入内存，同时把暂不运行的页面换到外存上，置换时以页面为单位。 系统须设置相应的硬件支持和软件： （1）硬件支持：请求分页的页表机制、缺页中断机构和地址变换机构。 （2）软件：请求调页功能和页置换功能的软件。 2、分段请求系统 在分段系统的基础上，增加了请求调段功能及分段置换功能，所形成的段式虚拟存储器系统。 它允许只装入若干段的用户程序和数据，便可启动运行，以后在硬件支持下通过请求调段功能和分段置换功能，陆续将要运行的段调入内存，同时把暂不运行的段换到外存上，置换时以段为单位。 系统须设置相应的硬件支持和软件： （1）硬件支持：请求分段的段表机制、缺段中断机构和地址变换机构 （2）软件：请求调段功能和段置换功能的软件 4.6.3 虚拟存储器的特征 1、多次性 多次是虚拟存储器最重要的特征。指一个作业被分成多次调入内存运行。 2、对换性 对换性指允许在作业运行过程中进行换进、换出。换进、换出可提高内存利用率。 3、虚拟性 虚拟性是指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。虚拟性是虚拟存储器所表现出来的最重要的特征，也是实现虚拟存储器最重要的目标。 注：虚拟性以多次性和对换性为基础，而多次性和对换性又是离散分配为基础。 4.7 请求分页存储管理方式 在简单页式存储管理的基础上，增加请求调页和页面置换功能。 1. 对页表的修改 状态位（中断位）：表示该页是在内存还是在外存 访问位：根据访问位来决定淘汰哪页（由不同的算法决定） 修改位：表示该页在调入内存后是否被修改过。由于内存中的每一页都在外存上保留一份副本，因此，若未被修改，在置换该页时就不需将该页写回到外存上，以减少系统的开销和启动磁盘的次数；若已被修改，则必须将该页重写到外存上，以保证外存中所保留的始终是必威体育精装版副本 页号 块号 状态位 访问字段 修改位 外存地址 在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存时，便要产生一缺页中断，请求OS将所缺页调入内存。 2．缺页中断机构 与一般中断的主要区别在于： 缺页中断在指令执行期间产生和处理中断信号，而一般中断在一条指令执行完后检查和处理中断信号。 缺页中断返回到该指令的开始重新执行该指令，而一般中断返回到该指令的下一条指令执行。 一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断。 3.地址变换机构 开始 页号页表长度？ CPU检索快表 N N Y 页表项在快表中？ 访问页表 页在内存？ 修改访问位和修改位 修改快表 形成物理地址 地址变换结束 越界中断 程序请求访问一页 Y N 缺页中断处理 Y 保留CPU现场 内存满吗？ 将一页从外存换入内存 OS命令CPU从外存读缺页 启动I/O硬件 Y 从外存中找到缺页 选择一页换出 该页被修改否？ 将该页写回外存 修改页表 N Y N 4.7.2 内存分配策略和分配算法 在请求分页系统中，为进程分配内存时，将涉及以下三个问题： 1、最小物理块数的确定 最小物理块数指能保证进程正常运行所需的最小的物理块数，与计算机的硬件结构有关，取决于指令的格式、功能和寻址方式。 2、物理块的分配策略 （1）固定分配局部置换：为每个进程分配固定数目n的物理块，在整个运行中都不改变。如出现缺页，则从中置换一页。 （2）可变分配全局置换：分配固定数目的物理块，但OS自留一空闲块队列，若发现缺页，则从空闲块队列中分配一空闲块与该进程，并调入缺页于其中。当空闲块队列用完时，OS才从内存中任选择一页置换。 （3）可变分配局部置换：分配一定数目的物理块，若发现缺页，则从该进程的页面中置换一页，根据该进程缺页率高低，则可增加或减少物理块。 3、物理块分配算法 在采用固定分配策略时，将系统中可供分配的所有物理块分配给各个进程，可采用以下几种算法： （1）平均分配算法：平均分配给各个进程。 （2）按比例分配算法：根据进程的大小按比例分配给各个进程。 （3）考虑优先权的分配算法：将系统提供的物理块一部分根据进程大小先按比例分配给各个进程，另一部分再根据各进程的优先权适当增加物理块数。 4.7.3 页面调入策略 调入策略决定什么时候将一个页面由外存调入内存，从何处将