操作系統(tǒng)虛擬內(nèi)存(文件)
【正文】 ?因此， 通過(guò)查詢頁(yè)表得到邏輯地址中的頁(yè)面號(hào)對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)，最后物理塊號(hào)與頁(yè)內(nèi)偏移一起構(gòu)成物理地址。 ?由于頁(yè)表占用 10位地址，故最多有 1 024張頁(yè)表。每個(gè)進(jìn)程都擁有自己的頁(yè)目錄。其中頁(yè)表目錄索引占 10位，頁(yè)表頁(yè)索引占 10位，頁(yè)面占 12位。 另外，在操作系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)，也可以選擇另一種地址分配方式： 3GB用戶程序區(qū)和 1GB操作系統(tǒng)區(qū)。 Windows 2023/XP 系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理實(shí)例 75 ? Window 2023/XP采用 請(qǐng)求頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理 ，提供 32位的虛擬地址，為每一個(gè)進(jìn)程提供一個(gè)受保護(hù)的 4G虛擬地址空間。 DOS操作系統(tǒng)采用這種模式。 74 Windows 2023/XP運(yùn)行在 Intel Pentium CPU硬件平臺(tái)。 ? 請(qǐng)求分段的硬件支持 – 段表機(jī)制 – 缺段中斷機(jī)制 – 地址變換機(jī)構(gòu) 68 請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式 ? 段表機(jī)制 段名 段長(zhǎng) 段基址 存取方式 訪問(wèn)字段 A 修改位 M 存在位 P 增補(bǔ)位 外存地址 ? 存取方式：標(biāo)識(shí)段存取屬性 ? 訪問(wèn)字段：段是否被訪問(wèn) ? 修改位：段進(jìn)入內(nèi)存后是否被修改過(guò) ? 存在位：段是否在內(nèi)存 ? 增補(bǔ)位： 請(qǐng)求分段系統(tǒng)的特有字段 ，標(biāo)識(shí)在運(yùn)行過(guò)程中是否有過(guò)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng) ? 外存地址：段在外存的起始地址 69 請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式 ? 缺段中斷機(jī)構(gòu) 70 請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式 ? 地址變化機(jī)構(gòu) 否 否 否 是 是 是 71 請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式 ? 分段的共享和保護(hù) – 共享段表 → 共享進(jìn)程計(jì)數(shù) → 存取控制字段 → 段號(hào)：不同的進(jìn)程可以使用不同的段號(hào)去共享段 段名 段長(zhǎng) 內(nèi)存地址 狀態(tài) 外存地址 共享進(jìn)程計(jì)數(shù) 狀態(tài) 進(jìn)程名 進(jìn)程號(hào) 段號(hào) 存取控制 72 請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式 ? 分段的共享和保護(hù) – 共享段的分配與回收 → 分配： 第一次訪問(wèn)：分配內(nèi)存，（ 1）增加共享段表；（ 2）修改進(jìn)程段表。 2nA L ?頁(yè)面調(diào)度對(duì)系統(tǒng)性能的影響分析 66 4．編制程序?qū)θ表?yè)率的影響 在程序編制過(guò)程中，程序員應(yīng)該注意程序的局部性。 通常情況下，頁(yè)表項(xiàng)所需要的字節(jié)數(shù)為常數(shù)，如為 8或 4，頁(yè)面大小 L與用戶作業(yè)的平均長(zhǎng)度成非線性增長(zhǎng)關(guān)系。 頁(yè)面調(diào)度對(duì)系統(tǒng)性能的影響分析 64 ? 頁(yè)內(nèi)碎片 在分頁(yè)的情況下，如果頁(yè)面小，則作業(yè)的內(nèi)存碎片少。 頁(yè)面調(diào)度對(duì)系統(tǒng)性能的影響分析 63 3．頁(yè)面大小對(duì)系統(tǒng)性能的影響 頁(yè)面大小對(duì)性能的影響可以從以下幾個(gè)方面分析。這樣，系統(tǒng)可以采用在進(jìn)程開始時(shí)將整個(gè)文件映像拷貝到對(duì)換區(qū)，然后再?gòu)膶?duì)換區(qū)完成調(diào)入頁(yè)面的方法。 可見(jiàn)，缺頁(yè)不只使得缺頁(yè)進(jìn)程本身的運(yùn)行減慢，還使得整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率降低，系統(tǒng)性能下降。 在非缺頁(yè)的情況下， vt = ma 在缺頁(yè)率為 p的情況下， vt= (1 ? p) ma + p st 頁(yè)面調(diào)度對(duì)系統(tǒng)性能的影響分析 60 在任何情況下，缺頁(yè)處理時(shí)間由下面三個(gè)主要部分構(gòu)成： （ 1）缺頁(yè)中斷服務(wù)時(shí)間； （ 2）讀頁(yè)面時(shí)間； （ 3）恢復(fù)進(jìn)程時(shí)間。 ? 用 st表示缺頁(yè)處理時(shí)間。 LRU頁(yè)面置換算法 45 最近最久未使用 LRU置換算法 ? 使用一個(gè)頁(yè)面鏈表 – 最近被使用的頁(yè)面在鏈表頭 , 最近未被使用的在鏈表尾 – 每次頁(yè)面訪問(wèn)時(shí)更新這個(gè)鏈表 ? 在每一個(gè)頁(yè)表項(xiàng)中使用計(jì)數(shù)器 – 選擇具有最小計(jì)數(shù)器值的頁(yè)面 – 周期性的將計(jì)數(shù)器清零 46 使用矩陣實(shí)現(xiàn) LRU ? 另一個(gè)選擇是使用 n n 矩陣 – 這里 n 是虛擬空間中的頁(yè)面數(shù) ? 開始矩陣被設(shè)置為 0 ? 當(dāng)頁(yè)面 k 被訪問(wèn) : – 將 k行全部設(shè)置為 1, k列全部設(shè)置為 0 ? 需要替換頁(yè)面時(shí) – 選擇矩陣?yán)飳?duì)應(yīng)行值最小的頁(yè)面更換即可 47 使用矩陣實(shí)現(xiàn) LRU ? 頁(yè)面訪問(wèn)順序： 0,1,2,3,2,1,0,3,2,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 Page 0 1 2 3 0 1 2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 Page 0 1 2 3 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 Page 0 1 2 3 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 Page 0 1 2 3 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 Page 0 1 2 3 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 2 3 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 48 使用移位寄存器實(shí)現(xiàn) LRU ? 給每個(gè)存放在內(nèi)存的頁(yè)面配備一個(gè)移位寄存器 – 移位寄存器的初始值設(shè)為 0 ? 在每一個(gè)規(guī)定長(zhǎng)度的時(shí)鐘周期 : – 將移位寄存器的值向右移動(dòng)一位 – 并將對(duì)應(yīng)頁(yè)面的訪問(wèn)位的值加到該移位寄存器的最左位上 ? 當(dāng)需要尋找一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行更換時(shí) – 選擇對(duì)應(yīng)移位寄存器值最小的頁(yè)面即可 49 使用移位寄存器實(shí)現(xiàn) LRU 50 時(shí)鐘算法 ? 為每個(gè)常駐頁(yè)維護(hù)訪問(wèn)位 – 頁(yè)面被訪問(wèn)過(guò)后訪問(wèn)位自動(dòng)設(shè)置 ? 訪問(wèn)位可以被操作系統(tǒng)清零 ? 常駐頁(yè)面被組織到時(shí)鐘循環(huán)中 ? 針臂指向其中的一個(gè)頁(yè)面 51 時(shí)鐘算法 ? 查找一個(gè)要替換的頁(yè)面時(shí) : – 查看正在被針臂指向的頁(yè)面 ? 訪問(wèn)位 =0: – 較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有被訪問(wèn) (自從上次輪詢 )，置換該頁(yè) ? 訪問(wèn)位 =1: – 自從上次輪詢后頁(yè)面被訪問(wèn)過(guò)，重新置 0，暫不換出 52 時(shí)鐘算法 53 ? 除考慮頁(yè)面訪問(wèn)情況外，還須考慮置換代價(jià)，即修改位 A：訪問(wèn)位； M：修改位 改進(jìn)型時(shí)鐘算法 A = 0M = 0A = 0M = 1A = 1M = 0A = 1M = 1NN N換 出54 工作集算法 ? 工作集是： – 最近的 k次訪問(wèn)均涉及到的頁(yè)面集合 – 在最近的 T 秒或者 T 次中的所有頁(yè)面 ? w(k,t) 表示在時(shí)間 t 時(shí) k 次訪問(wèn)所涉及的頁(yè)面數(shù)量 55 工作集算法 工作集與最近訪問(wèn)次數(shù)的關(guān)系 k (最近訪問(wèn)次數(shù) ) 56 工作集算法
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