Windows操作系统-存储管理(上).pptVIP

页式管理和段式管理的比较 分页是出于系统管理的需要，分段是出于用户应用的需要。 一条指令或一个操作数可能会跨越两个页的分界处，而不会跨越两个段的分界处。 页大小是系统固定的，而段大小则通常不固定。 逻辑地址表示： 分页是一维的，各个模块在链接时必须组织成同一个地址空间； 分段是二维的，各个模块在链接时可以每个段组织成一个地址空间。 通常段比页大，因而段表比页表短，可以缩短查找时间，提高访问速度。 虚拟存储器(VIRTUAL MEMORY) 局部性原理 虚拟存储器的原理 虚拟存储技术的种类 页面调度策略 置换算法 局部性原理 局部性原理(principle of locality)：指程序在执行过程中的一个较短时期，所执行的指令地址和指令的操作数地址，分别局限于一定区域。还可以表现为： 时间局部性：一条指令的一次执行和下次执行，一个数据的一次访问和下次访问都集中在一个较短时期内； 空间局部性：当前指令和邻近的几条指令，当前访问的数据和邻近的数据都集中在一个较小区域内。 虚拟存储器的原理 在程序装入时，不必将其全部读入到内存，而只需将当前需要执行的部分页或段读入到内存，就可让程序开始执行。 在程序执行过程中，如果需执行的指令或访问的数据尚未在内存（称为缺页或缺段），则由处理器通知操作系统将相应的页或段调入到内存，然后继续执行程序。 另一方面，操作系统将内存中暂时不使用的页或段调出保存在外存上，从而腾出空间存放将要装入的程序以及将要调入的页或段。只需程序的一部分在内存就可执行。 引入虚拟存储技术的好处 大程序：可在较小的可用内存中执行较大的用户程序； 大的用户空间：提供给用户可用的虚拟内存空间通常大于物理内存(real memory) 并发：可在内存中容纳更多程序并发执行； 虚拟存储技术的种类 虚拟页式 虚拟段式 段页式 虚拟页式(virtual paging) 需要在进程页表中添加若干项 标志位：存在位（present bit，内存页和外存页），修改位(modified bit) 访问统计：在近期内被访问的次数，或最近一次访问到现在的时间间隔 外存地址 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。 对进程页表的修改 虚拟页式的进程页表 虚拟段式(virtual segmentation) 需要在进程段表中添加若干项： 标志位：存在位(present bit)，修改位(modified bit/dirty bit)，增长位（该段是否增长过，在虚拟页式中没有该位） 访问统计：如使用位(use bit) 存取权限：如读R，写W，执行X 外存地址 地址变换和缺段中断：指令和操作数必定不会跨越在段边界上 在简单段式存储管理的基础上，增加请求调段和段置换功能。 虚拟段式管理的段表 段页式(combined paging and segmentation) 存储管理的分配单位是：段，页 逻辑地址的组成：段号，页号，页内偏移地址。 地址变换：先查段表，再查该段的页表。缺段中断和缺页中断。 是虚拟页式和虚拟段式存储管理的结合。 虚拟段页式管理中的段表和页表 段页式地址变换 页面调度 请求调页(demand paging)：只调入发生缺页时所需的页面。 优点：容易实现。 缺点：对外存I/O次数多，开销较大 预调页(prepaging)：在发生缺页需要调入某页时，一次调入该页以及相邻的几个页。 优点：提高调页的I/O效率。 缺点：基于预测，若调入的页在以后很少被访问，则效率低。常用于程序装入时的调页。 1. 调入策略 (fetch policy) 调入策略确定在外存中的页面调入时机。在虚拟页式管理中有两种常用策略。 2. 分配策略 (assignment policy) 在虚拟段式管理中，如何对物理内存进行分配，可采用最佳适应、最先适应等。 在虚拟页式和段页式管理中，地址变换最后通过页表进行，因此不必考虑分配策略。 3. 清除策略(cleaning policy) 请求清除(demand cleaning)：该页被置换时才调出，把清除推迟到最后一刻。 缺点：调入所缺页面之前还要调出已修改页面，缺页进程的等待时间较长， 预清除(precleaning)：该页被置换之前就调出，因而可以成批调出多个页面。 缺点：可能形成不必要的开销。已修改页面被调出之后仍停留在内存，如果这些页面被置换之前就被再次修改，则这些页面可以返还到进程的常驻集，而之前所做的调出操作就成为不必要的开销。这种策略发展成为页面缓冲算法(page buffering)。 在虚拟页式管理中，何时将已修改页面调出到外存上。有两种常用清除策略： 4.置换算法(replacement policy) 需要调入页面时，选择内存中哪个物理页面被置换。 目标：把未来不再使用的或短期内较少使用的