計算機操作系統(tǒng)第六章-文庫吧
2025-04-24 22:27 本頁面
【正文】 實現(xiàn) ，因此目前許多操作系統(tǒng)中都支持這種管理方式 。 地址變換 硬件上除了支持請求分頁管理的內(nèi)存和外存外 ， 還要有相應(yīng)的頁表和地址變換機制 ， 以及出現(xiàn)缺頁 （ 即某個需要運行的頁面不在內(nèi)存 ） 時的中斷響應(yīng)機制等 。 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操作系統(tǒng) 二十一世紀計算機本科教育 10 1． 頁表 虛擬分頁系統(tǒng)與普通分頁系統(tǒng)的區(qū)別是 ， 進程只有一部分頁面進入內(nèi)存 。 因此頁表需要記錄哪些頁面在內(nèi)存 ， 哪些不在內(nèi)存 。 并且 ， 頁表中還要記錄頁面的外存位置 ， 以便當某個需要運行的頁面不在內(nèi)存時 ， 系統(tǒng)能夠立即找到它 ， 將它裝載進來 。 2． 地址變換機制 當調(diào)度一個進程時 ， 系統(tǒng)將其頁表首址裝入 CPU中的頁表控制寄存器 。 運行中用相對地址的高端部分作為頁號去檢索頁表 ， 看該頁是否已在內(nèi)存 。 若已在內(nèi)存就按普通分頁機制的方式直接生成物理地址 ， 并將訪問標志和修改標志設(shè)置好 。 如果該頁不在內(nèi)存 ， 則產(chǎn)生缺頁中斷信號 ， 通過中斷處理過程將缺頁裝入 。 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操作系統(tǒng) 二十一世紀計算機本科教育 11 3． 中斷處理機制 缺頁中斷是指令執(zhí)行過程中產(chǎn)生的中斷 ， 而非 （ 一般的中斷 ） 在一條指令執(zhí)行完成后產(chǎn)生的 。 當 CPU執(zhí)行指令希望訪問一個不在內(nèi)存的頁面時 ， 將產(chǎn)生缺頁中斷 ， 系統(tǒng)開始運行中斷處理程序 。 此時指令計數(shù)器 （ PC） 的值尚未來得及增加就被壓入堆棧 ， 因此壓入的斷點必然是本次被中斷的指令地址 ， 而非下一條指令的地址 。 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操作系統(tǒng) 二十一世紀計算機本科教育 12 中斷處理過程如下： (1) 保留進程上下文 。 (2) 判斷內(nèi)存是否有空閑幀 ？ 若有 ， 則獲取一個幀號 No， 轉(zhuǎn) （ 4） 。 (3) 騰出一個空閑幀 ， 即： (3)1 調(diào)用置換算法 ， 選擇一個淘汰頁 PTj。 (3)2 PTj (S)=0； (3)3 No =PTj (F)。 (3)4 若該頁曾修改過 ， 則： (3)41 請求外存交換區(qū)上一個空閑塊 B。 (3)42 PTj (D)=B的外存地址 。 (3)43 啟動 I/O管理程序 ， 將該頁寫到外存上 。 (4) 按頁表中提供的缺頁外存位置 ， 啟動 I/O， 將缺頁裝入空閑幀中 。 (5) 修改頁表的狀態(tài)字段 。 PTi(F)=No； PTi(S)=1。 (6) 結(jié)束 。 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操作系統(tǒng) 二十一世紀計算機本科教育 13 地 址 變 換 流 程 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操作系統(tǒng) 二十一世紀計算機本科教育 14 虛擬分頁系統(tǒng)中的頁面分配應(yīng)當以減少缺頁率為目標。實踐證明，進程占用的存儲容量越小，缺頁中斷率就越高。 Madnick曾經(jīng)描述了一個真正的 System 360系統(tǒng)中的程序缺頁中斷曲線（稱為下降曲線），見圖所示。 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操作系統(tǒng) 二十一世紀計算機本科教育 15 分配算法有以下 3種： l 平 均 分 配 法 —— 系 統(tǒng) 的 可 用 空 間 平 均 分 配 給 所 有進程 ， 讓它們都占有相等數(shù)量 的幀 。 這樣分配對短作業(yè)來說是很有利的 。 而對于一些較大的進程 ， 缺頁率必然居高不下 。 l 優(yōu)先權(quán)分配法 —— 考慮進程的優(yōu)先運行權(quán)，給高優(yōu)先的進程分配較多的幀，使它的缺頁率相對少一些。這里，我們可把優(yōu)先權(quán)理解為高響應(yīng)比、高優(yōu)先級、最短剩余時間優(yōu)先等。 l 比例分配法 —— 這種分配方法比較公平，小進程分配小空間，大進程分配大空間。當可用空間為 M個幀，系統(tǒng)當前的進程數(shù)為 n，每個進程的頁面數(shù)量為 si，那么按比例分配法，應(yīng)當分配給進程 i的頁數(shù) pi為： Msspnjjii ???? 1操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操 作 系 統(tǒng) 操作系統(tǒng) 二十一世紀計算機本科教育 16 頁面置換 ， 是指在內(nèi)存空間已被裝滿而又要裝入新頁 時 ， 必須按某種算法將內(nèi)存中的某頁置換為一個新頁 。 下面介紹幾種比較典型的頁面置換算法 。 1． OPT（ 最佳置換 ） 算法 OPT算法是一種理想化了的頁面置換算法 。 該算法每次選擇的淘汰頁總是不再使用的 ， 或者最長時間不再使用的頁面 ， 盡量避免剛調(diào)出去又要
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