【正文】 0送虛地址寄存器 VR， 然后由硬件分離出頁號 P和頁內(nèi)地址 W， 實(shí)際上分離出頁號和頁內(nèi)地址是一件很簡單的事 ， 因?yàn)轫撻L為 1K， 所以頁內(nèi)地址占 10位 （ 09位 ） ， 頁號占 6位 （ 1015位 ） ，所以硬件只要簡單地取出 VR寄存器中的高 6位即為頁號 ， 低 10 位即為頁內(nèi)地址 。 系統(tǒng)就以 MR中的地址訪問內(nèi)存 硬件能自動分離出頁號和頁內(nèi)地址 ， 但我們只能通過計(jì)算才能得到 。 如程序地址為 8457， 頁長為 4KB， 則8457/4096可得：商為 2，余數(shù)為 256。（ 主要用來判斷訪問是否越權(quán) ） 83 2022/8/17 第六章 存儲管理 快表和聯(lián)想存儲器 ? 在前述的頁地址變換過程中有一個(gè)嚴(yán)重的問題 ， 那就是每一次對內(nèi)存的訪問都要訪問頁表 ， 頁表是放在內(nèi)存中的 ， 也就是說每一次訪問內(nèi)存的指令至少要訪問兩次內(nèi)存 ， 運(yùn)行速度要下降一半 。 ? 快表又叫 相聯(lián) (聯(lián)想 )存儲器 （ associative memory） 或 TLB（ Translation lookaside buffers） 85 2022/8/17 第六章 存儲管理 討論 深入一點(diǎn)的討論： 一個(gè)程序可能會很大 ， 如 1M， 若頁長為 1K， 則該程序有 1000個(gè)頁 ， 則該程序的頁表就需要 1000個(gè)表項(xiàng) ， 當(dāng)程序更大時(shí) ， 頁表會更大 ， 那么我們應(yīng)該有一個(gè)多大的快速存儲器才能滿足要求呢 ？ 這會遇到兩個(gè)問題： ? 可能快速存儲器多大都是不夠的 ， 因?yàn)槌绦蚩赡軙?。 快表表項(xiàng)： 頁號；內(nèi)存塊號；標(biāo)識位；淘汰位 87 2022/8/17 第六章 存儲管理 p’ 頁表 地址越界 L 比較 P=L p p’ . . . 快表 b + 頁號 p 頁內(nèi)地址 d P’ d 物理地址 頁表地址寄存器 頁表長度寄存器 邏輯地址 地址映射機(jī)制 88 2022/8/17 第六章 存儲管理 分析 ? 當(dāng)調(diào)度合理時(shí)，可以達(dá)到 97％的效率。 由此構(gòu)成二級頁表 。 段表首址指針和段表長度存放在進(jìn)程自己的 PCB中 。 ? 取出段號 S和段內(nèi)位移 W。 為了加快訪問內(nèi)存的速度也可采用快速存儲器組成快表 。 105 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 段長由用戶決定，且各段的大小一般不相等，唯一的限制是最大長度。 119 2022/8/17 第六章 存儲管理 交換時(shí)機(jī)的確定 何時(shí)需發(fā)生交換？ 例子： ?只要不用就換出（或很少再用） ?只在內(nèi)存空間不夠或有不夠的危險(xiǎn)時(shí)換出 120 2022/8/17 第六章 存儲管理 交換時(shí)需要做哪些工作？ 需要一個(gè)盤交換區(qū)： 必須足夠大以存放用戶程序的內(nèi)存映像的拷貝； 必須對這些內(nèi)存映像直接存取。如指令可能訪問多個(gè)內(nèi)存地址，這些地址在不同的頁中。顯然， R的位數(shù)越多越精確。 137 2022/8/17 第六章 存儲管理 LRU近似算法： 在頁表中增加一訪問位，每當(dāng)訪問一頁時(shí)，將該頁的訪問位由硬件置 1，軟件周期（ T） 性地將所有訪問位置 0。太大，所有頁的引用位可能都為 1，找不到合適的淘汰頁。進(jìn)程執(zhí)行時(shí)使用頁號的順序?yàn)? 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 (1) 該進(jìn)程運(yùn)行時(shí)總共出現(xiàn)幾次缺頁。 程序編制方法 2： for i:=1 to 128 for j:=1 to 128 A[i,j]:=0。 128*128 128 153 2022/8/17 第六章 存儲管理 在虛存中，頁面在內(nèi)存與外存之間頻繁調(diào)度，以至于調(diào)度頁面所需時(shí)間比進(jìn)程實(shí)際運(yùn)行的時(shí)間還多，此時(shí)系統(tǒng)效率急劇下降，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。 163 2022/8/17 第六章 存儲管理 ? 2*3=6us ? *3+*6= 164 2022/8/17 第六章 存儲管理 在分頁存儲管理系統(tǒng)中，有一作業(yè)大小為 4頁，頁長為 2K， 頁表如下： 試借助地址變換圖（即要求畫出地址變換圖）求出邏輯地址 4635所對應(yīng)的物理地址。 (1) 如果對主存的一次存取要 3us， 問實(shí)現(xiàn)一次頁面訪問要多長時(shí)間。 這兩個(gè)程序執(zhí)行時(shí)分別會產(chǎn)生多少次缺頁中斷？ 152 2022/8/17 第六章 存儲管理 解 程序編制方法 1： for j:=1 to 128 for i:=1 to 128 A[i,j]:=0。 (3) 如何解釋所出現(xiàn)的現(xiàn)象。 139 2022/8/17 第六章 存儲管理 某程序在內(nèi)存中分配三個(gè)塊，訪問頁的走向?yàn)?4， 3， 2， 1， 4， 3， 5， 4， 3， 2， 1，5，按 FIFO、 LRU、 OPT算法分別計(jì)算缺頁次數(shù) 假設(shè)開始時(shí)所有頁均不在內(nèi)存 例 1 140 2022/8/17 第六章 存儲管理 FIFO 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 頁 1 4 3 2 1 4 3 5 5 5 2 1 1 頁 2 4 3 2 1 4 3 3 3 5 2 2 頁 3 4 3 2 1 4 4 4 3 5 5 x x x x x x x ? ? x x ? 共缺頁中斷 9次 FIFO 141 2022/8/17 第六章 存儲管理 LRU 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 頁 1 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 頁 2 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 頁 3 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 x x x x x x x ? ? x x x 共缺頁中斷 10次 LRU 142 2022/8/17 第六章 存儲管理 OPT 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 頁 1 4 3 2 1 1 1 5 5 5 2 1 1 頁 2 4 3 3 3 3 3 3 3 5 5 5 頁 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 x x x x ? ? x ? ? x x ? 共缺頁中斷 7次 OPT 143 2022/8/17 第六章 存儲管理 練習(xí) 某程序在內(nèi)存中分配 四 個(gè)塊，訪問頁的走向?yàn)?， 3， 2， 1， 4， 3， 5， 4， 3， 2， 1， 5，按LRU、 OPT算法分別計(jì)算缺頁次數(shù) 假設(shè)開始時(shí)所有頁均不在內(nèi)存 144 2022/8/17 第六章 存儲管理 LRU 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 頁 1 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 頁 2 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 頁 3 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 頁 4 4 3 2 1 1 1 5 4 3 x x x x ? ? x ? ? x x x 共缺頁中斷 8次 145 2022/8/17 第六章 存儲管理 OPT 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 頁 1 4 3 2 1 1 1 5 5 5 5 1 1 頁 2 4 3 2 2 2 2 2 2 2 5 5 頁 3 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 頁 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 x x x x ? ? x ? ? ? x ? 共缺頁中斷 6次 146 2022/8/17 第六章 存儲管理 有一虛擬存儲系統(tǒng)，采用先進(jìn)先出的頁面淘汰算法。 缺點(diǎn)： T難定。 136 2022/8/17 第六章 存儲管理 LRU軟件解法： 設(shè)置一個(gè)頁號棧 ， 當(dāng)一個(gè)頁面被訪問時(shí) ， 就立即將它的頁號壓入頁號棧 ， 并檢查頁號棧中是否有與剛壓入棧頂?shù)南嗤捻撎?， 若有 ， 則從頁號棧中抽出 ，以保證頁號棧中無相同的頁號 。也就是說 R值越大，對應(yīng)的頁未被使用的時(shí)間越長。 ? 覆蓋只能覆蓋那些與覆蓋段無關(guān)的程序段 123 2022/8/17 第六章 存儲管理 虛擬存儲 以 CPU時(shí)間和外存空間換取昂貴內(nèi)存空間，這是操作系統(tǒng)中的資源轉(zhuǎn)換技術(shù) ? 概述 ? 虛擬頁式存儲管理 ? 虛擬段式存儲管理 124 2022/8/17 第六章 存儲管理 概述 程序局部性原理 ? 時(shí)間局部性 一條指令被執(zhí)行了，則在不久的將來它可能再被執(zhí)行 ? 空間局部性 若某一存儲單元被使用，則在一定時(shí)間內(nèi)，與該存儲單元相鄰的單元可能被使用 125 2022/8/17 第六章 存儲管理 、虛擬頁式存儲管理 基本思想 在進(jìn)程開始運(yùn)行之前，不是裝入全部頁面，而是裝入幾個(gè)或零個(gè)頁面，之后根據(jù)進(jìn)程運(yùn)行的需要，動態(tài)裝入其它頁面； 當(dāng)內(nèi)存空間已滿，而又需要裝入新的頁面時(shí)，則根據(jù)某種算法淘汰某個(gè)頁面，以便裝入新的頁面 126 2022/8/17 第六章 存儲管理 X X X X 7 X 5 X X X 3 4 0 6 1 2 60K64K 56K60K 52K56K 48K52K 44K48K 40K44K 36K40K 32K36K 28K32K 24K28K 20K24K 16K20K 12K16K 8K12K 4K8K 0K4K 28K32K 24K28K 20K24K 16K20K 12K16K 8K12K 4K8K 0K4K 虛地址空間 物理地址空間 } 虛頁 頁框 127 2022/8/17 第六章 存儲管理 頁表表項(xiàng) 頁號 、 內(nèi)存塊號、 駐留位、 外存地址 、訪問位、修改位 ? 駐留位（中斷位）：表示該頁是在內(nèi)存還是在外存 ? 訪問位：根據(jù)訪問位來決定淘汰哪頁（由不同的算法決定） ? 修改位：查看此頁是否在內(nèi)存中被修改過 頁號 中斷位 內(nèi)存塊號 外存地址 訪問位 修改位 128 2022/8/17 第六章 存儲管理 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1