計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第六章-文庫(kù)吧
2025-04-24 22:27 本頁(yè)面
【正文】 實(shí)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(qǐng)求分頁(yè)管理的內(nèi)存和外存外 ， 還要有相應(yīng)的頁(yè)表和地址變換機(jī)制 ， 以及出現(xiàn)缺頁(yè) （ 即某個(gè)需要運(yùn)行的頁(yè)面不在內(nèi)存 ） 時(shí)的中斷響應(yīng)機(jī)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(jì)計(jì)算機(jī)本科教育 10 1． 頁(yè)表 虛擬分頁(yè)系統(tǒng)與普通分頁(yè)系統(tǒng)的區(qū)別是 ， 進(jìn)程只有一部分頁(yè)面進(jìn)入內(nèi)存 。 因此頁(yè)表需要記錄哪些頁(yè)面在內(nèi)存 ， 哪些不在內(nèi)存 。 并且 ， 頁(yè)表中還要記錄頁(yè)面的外存位置 ， 以便當(dāng)某個(gè)需要運(yùn)行的頁(yè)面不在內(nèi)存時(shí) ， 系統(tǒng)能夠立即找到它 ， 將它裝載進(jìn)來(lái) 。 2． 地址變換機(jī)制 當(dāng)調(diào)度一個(gè)進(jìn)程時(shí) ， 系統(tǒng)將其頁(yè)表首址裝入 CPU中的頁(yè)表控制寄存器 。 運(yùn)行中用相對(duì)地址的高端部分作為頁(yè)號(hào)去檢索頁(yè)表 ， 看該頁(yè)是否已在內(nèi)存 。 若已在內(nèi)存就按普通分頁(yè)機(jī)制的方式直接生成物理地址 ， 并將訪問(wèn)標(biāo)志和修改標(biāo)志設(shè)置好 。 如果該頁(yè)不在內(nèi)存 ， 則產(chǎn)生缺頁(yè)中斷信號(hào) ， 通過(guò)中斷處理過(guò)程將缺頁(yè)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(jì)計(jì)算機(jī)本科教育 11 3． 中斷處理機(jī)制 缺頁(yè)中斷是指令執(zhí)行過(guò)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(dāng) CPU執(zhí)行指令希望訪問(wèn)一個(gè)不在內(nèi)存的頁(yè)面時(shí) ， 將產(chǎn)生缺頁(yè)中斷 ， 系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行中斷處理程序 。 此時(shí)指令計(jì)數(shù)器 （ PC） 的值尚未來(lái)得及增加就被壓入堆棧 ， 因此壓入的斷點(diǎn)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(jì)計(jì)算機(jī)本科教育 12 中斷處理過(guò)程如下： (1) 保留進(jìn)程上下文 。 (2) 判斷內(nèi)存是否有空閑幀 ？ 若有 ， 則獲取一個(gè)幀號(hào) No， 轉(zhuǎn) （ 4） 。 (3) 騰出一個(gè)空閑幀 ， 即： (3)1 調(diào)用置換算法 ， 選擇一個(gè)淘汰頁(yè) PTj。 (3)2 PTj (S)=0； (3)3 No =PTj (F)。 (3)4 若該頁(yè)曾修改過(guò) ， 則： (3)41 請(qǐng)求外存交換區(qū)上一個(gè)空閑塊 B。 (3)42 PTj (D)=B的外存地址 。 (3)43 啟動(dòng) I/O管理程序 ， 將該頁(yè)寫(xiě)到外存上 。 (4) 按頁(yè)表中提供的缺頁(yè)外存位置 ， 啟動(dòng) I/O， 將缺頁(yè)裝入空閑幀中 。 (5) 修改頁(yè)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(jì)計(jì)算機(jī)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(jì)計(jì)算機(jī)本科教育 14 虛擬分頁(yè)系統(tǒng)中的頁(yè)面分配應(yīng)當(dāng)以減少缺頁(yè)率為目標(biāo)。實(shí)踐證明，進(jìn)程占用的存儲(chǔ)容量越小，缺頁(yè)中斷率就越高。 Madnick曾經(jīng)描述了一個(gè)真正的 System 360系統(tǒng)中的程序缺頁(yè)中斷曲線（稱為下降曲線），見(jiàn)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(jì)計(jì)算機(jī)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(jìn)程 ， 讓它們都占有相等數(shù)量 的幀 。 這樣分配對(duì)短作業(yè)來(lái)說(shuō)是很有利的 。 而對(duì)于一些較大的進(jìn)程 ， 缺頁(yè)率必然居高不下 。 l 優(yōu)先權(quán)分配法 —— 考慮進(jìn)程的優(yōu)先運(yùn)行權(quán)，給高優(yōu)先的進(jìn)程分配較多的幀，使它的缺頁(yè)率相對(duì)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(jí)、最短剩余時(shí)間優(yōu)先等。 l 比例分配法 —— 這種分配方法比較公平，小進(jìn)程分配小空間，大進(jìn)程分配大空間。當(dāng)可用空間為 M個(gè)幀，系統(tǒng)當(dāng)前的進(jìn)程數(shù)為 n，每個(gè)進(jìn)程的頁(yè)面數(shù)量為 si，那么按比例分配法，應(yīng)當(dāng)分配給進(jìn)程 i的頁(yè)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(jì)計(jì)算機(jī)本科教育 16 頁(yè)面置換 ， 是指在內(nèi)存空間已被裝滿而又要裝入新頁(yè) 時(shí) ， 必須按某種算法將內(nèi)存中的某頁(yè)置換為一個(gè)新頁(yè) 。 下面介紹幾種比較典型的頁(yè)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(yè)面置換算法 。 該算法每次選擇的淘汰頁(yè)總是不再使用的 ， 或者最長(zhǎng)時(shí)間不再使用的頁(yè)面 ， 盡量避免剛調(diào)出去又要
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