操作系統(tǒng)虛擬內(nèi)存(文件)
【正文】 ?因此， 通過查詢頁表得到邏輯地址中的頁面號對應(yīng)的物理塊號，最后物理塊號與頁內(nèi)偏移一起構(gòu)成物理地址。 ?由于頁表占用 10位地址，故最多有 1 024張頁表。每個進程都擁有自己的頁目錄。其中頁表目錄索引占 10位，頁表頁索引占 10位，頁面占 12位。 另外，在操作系統(tǒng)引導時，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)存儲器管理實例 75 ? Window 2023/XP采用 請求頁式虛擬存儲管理 ，提供 32位的虛擬地址，為每一個進程提供一個受保護的 4G虛擬地址空間。 DOS操作系統(tǒng)采用這種模式。 74 Windows 2023/XP運行在 Intel Pentium CPU硬件平臺。 ? 請求分段的硬件支持 – 段表機制 – 缺段中斷機制 – 地址變換機構(gòu) 68 請求分段存儲管理方式 ? 段表機制 段名 段長 段基址 存取方式 訪問字段 A 修改位 M 存在位 P 增補位 外存地址 ? 存取方式：標識段存取屬性 ? 訪問字段：段是否被訪問 ? 修改位：段進入內(nèi)存后是否被修改過 ? 存在位：段是否在內(nèi)存 ? 增補位： 請求分段系統(tǒng)的特有字段 ，標識在運行過程中是否有過動態(tài)增長 ? 外存地址：段在外存的起始地址 69 請求分段存儲管理方式 ? 缺段中斷機構(gòu) 70 請求分段存儲管理方式 ? 地址變化機構(gòu) 否 否 否 是 是 是 71 請求分段存儲管理方式 ? 分段的共享和保護 – 共享段表 → 共享進程計數(shù) → 存取控制字段 → 段號：不同的進程可以使用不同的段號去共享段 段名 段長 內(nèi)存地址 狀態(tài) 外存地址 共享進程計數(shù) 狀態(tài) 進程名 進程號 段號 存取控制 72 請求分段存儲管理方式 ? 分段的共享和保護 – 共享段的分配與回收 → 分配： 第一次訪問：分配內(nèi)存，（ 1）增加共享段表；（ 2）修改進程段表。 2nA L ?頁面調(diào)度對系統(tǒng)性能的影響分析 66 4．編制程序?qū)θ表撀实挠绊? 在程序編制過程中，程序員應(yīng)該注意程序的局部性。 通常情況下，頁表項所需要的字節(jié)數(shù)為常數(shù)，如為 8或 4，頁面大小 L與用戶作業(yè)的平均長度成非線性增長關(guān)系。 頁面調(diào)度對系統(tǒng)性能的影響分析 64 ? 頁內(nèi)碎片 在分頁的情況下，如果頁面小，則作業(yè)的內(nèi)存碎片少。 頁面調(diào)度對系統(tǒng)性能的影響分析 63 3．頁面大小對系統(tǒng)性能的影響 頁面大小對性能的影響可以從以下幾個方面分析。這樣，系統(tǒng)可以采用在進程開始時將整個文件映像拷貝到對換區(qū)，然后再從對換區(qū)完成調(diào)入頁面的方法。 可見，缺頁不只使得缺頁進程本身的運行減慢，還使得整個系統(tǒng)的運行效率降低，系統(tǒng)性能下降。 在非缺頁的情況下， vt = ma 在缺頁率為 p的情況下， vt= (1 ? p) ma + p st 頁面調(diào)度對系統(tǒng)性能的影響分析 60 在任何情況下，缺頁處理時間由下面三個主要部分構(gòu)成： （ 1）缺頁中斷服務(wù)時間； （ 2）讀頁面時間； （ 3）恢復進程時間。 ? 用 st表示缺頁處理時間。 LRU頁面置換算法 45 最近最久未使用 LRU置換算法 ? 使用一個頁面鏈表 – 最近被使用的頁面在鏈表頭 , 最近未被使用的在鏈表尾 – 每次頁面訪問時更新這個鏈表 ? 在每一個頁表項中使用計數(shù)器 – 選擇具有最小計數(shù)器值的頁面 – 周期性的將計數(shù)器清零 46 使用矩陣實現(xiàn) LRU ? 另一個選擇是使用 n n 矩陣 – 這里 n 是虛擬空間中的頁面數(shù) ? 開始矩陣被設(shè)置為 0 ? 當頁面 k 被訪問 : – 將 k行全部設(shè)置為 1, k列全部設(shè)置為 0 ? 需要替換頁面時 – 選擇矩陣里對應(yīng)行值最小的頁面更換即可 47 使用矩陣實現(xiàn) LRU ? 頁面訪問順序： 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 使用移位寄存器實現(xiàn) LRU ? 給每個存放在內(nèi)存的頁面配備一個移位寄存器 – 移位寄存器的初始值設(shè)為 0 ? 在每一個規(guī)定長度的時鐘周期 : – 將移位寄存器的值向右移動一位 – 并將對應(yīng)頁面的訪問位的值加到該移位寄存器的最左位上 ? 當需要尋找一個頁面進行更換時 – 選擇對應(yīng)移位寄存器值最小的頁面即可 49 使用移位寄存器實現(xiàn) LRU 50 時鐘算法 ? 為每個常駐頁維護訪問位 – 頁面被訪問過后訪問位自動設(shè)置 ? 訪問位可以被操作系統(tǒng)清零 ? 常駐頁面被組織到時鐘循環(huán)中 ? 針臂指向其中的一個頁面 51 時鐘算法 ? 查找一個要替換的頁面時 : – 查看正在被針臂指向的頁面 ? 訪問位 =0: – 較長時間內(nèi)沒有被訪問 (自從上次輪詢 )，置換該頁 ? 訪問位 =1: – 自從上次輪詢后頁面被訪問過，重新置 0，暫不換出 52 時鐘算法 53 ? 除考慮頁面訪問情況外，還須考慮置換代價，即修改位 A：訪問位； M：修改位 改進型時鐘算法 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次訪問均涉及到的頁面集合 – 在最近的 T 秒或者 T 次中的所有頁面 ? w(k,t) 表示在時間 t 時 k 次訪問所涉及的頁面數(shù)量 55 工作集算法 工作集與最近訪問次數(shù)的關(guān)系 k (最近訪問次數(shù) ) 56 工作集算法
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