【正文】 0 3 0 4 4 0 3 2 3 0 3 2 1 1 3 2 2 0 1 7 1 0 7 0 1 頁框 4 0 2 4 3 2 0 3 2 1 0 2 9次頁面置換 Operating System Page 112 2022/8/16 2. LRU置換算法的硬件支持 把 LRU算法作為頁面置換算法是比較好的，它對于各種類型的程序都能適用，但實(shí)現(xiàn)起來有相當(dāng)大的難度，因?yàn)樗笙到y(tǒng)具有較多的支持硬件。 文件區(qū) 對換區(qū) Operating System Page 105 2022/8/16 3. 頁面調(diào)入過程 頁面調(diào)入 頁面在內(nèi)存 頁面未在內(nèi)存 內(nèi)存能容納新頁 內(nèi)存已滿 該頁未被修改過 該頁已被修改 缺頁中斷 置換算法 寫回磁盤 Operating System Page 106 2022/8/16 第四章 存儲器管理 ?程序的裝入和鏈接 ?連續(xù)分配方式 ?基本分頁存儲管理 ?基本分段存儲管理 ?虛擬存儲器的基本概念 ?請求分頁存儲管理方式 ?頁面置換算法 ?請求分段存儲管理方式 Operating System Page 107 2022/8/16 頁面置換算法 ?最佳置換算法和先進(jìn)先出置換算法 ?最近最久未使用（ LRU）置換算法 ?CLOCK置換算法 ?其它置換算法 Operating System Page 108 2022/8/16 最佳置換算法和先進(jìn)先出置換算法 例：假定系統(tǒng)為某進(jìn)程分配了三個物理塊 ， 并考慮有以下的頁面號引用串： 7， 0， 1， 2， 0， 3， 0， 4， 2， 3，0， 3， 2， 1， 2， 0， 1， 7， 0， 1進(jìn)程運(yùn)行時 ， 先將 7， 0，1三個頁面裝入內(nèi)存 。 離散性 多次性 對換性 虛擬性 Operating System Page 95 2022/8/16 第四章 存儲器管理 ?程序的裝入和鏈接 ?連續(xù)分配方式 ?基本分頁存儲管理 ?基本分段存儲管理 ?虛擬存儲器的基本概念 ?請求分頁存儲管理方式 ?頁面置換算法 ?請求分段存儲管理方式 Operating System Page 96 2022/8/16 請求分頁存儲管理方式 ?請求分頁中的硬件支持 ?內(nèi)存分配策略和分配算法 ?調(diào)頁策略 Operating System Page 97 2022/8/16 請求分頁中的硬件支持 ?頁描述子的擴(kuò)充（頁表機(jī)制 ） ?狀態(tài)位 P（中斷位）指示該頁是在內(nèi)存還是在外存 ?訪問位 A 用于記錄本頁在一段時間內(nèi) 被訪問的次數(shù) 或記錄本頁在最近多長時間 未被訪問 ?修改位 M 表示該頁在內(nèi)存中是否 被修改過 ?外存地址 該頁在外存上的地址，通常是物理塊號 頁號 物理塊號 狀態(tài)位 P 訪問位 A 修改位 M 外存地址 Operating System Page 98 2022/8/16 請求分頁中的地址變換過程 缺頁中斷處理 保留 CPU 現(xiàn)場 從外存中找到缺頁 內(nèi)存滿否？ 選擇一頁換出 該頁被修改否？ 將該頁寫回外存 啟動 I/O 硬件 將一頁從外存換入內(nèi)存 修改頁表 否 是 是 否 頁表項(xiàng)在快表中？ CPU 檢索快表 訪問頁表 否 頁在內(nèi)存？ 修改訪問位和修改位 形成物理地址 地址變換結(jié)束 否 頁號＞頁 表長度 ? 開始 程序請求訪問一頁 產(chǎn)生缺頁中 斷請求調(diào)頁 修改快表 是 越界中斷 是 是 OS命令 CPU從外存讀缺頁 Operating System Page 99 2022/8/16 請求分頁存儲管理方式 ?請求分頁中的硬件支持 ?內(nèi)存分配策略和分配算法 ?調(diào)頁策略 Operating System Page 100 2022/8/16 內(nèi)存分配策略和分配算法 ?物理塊的分配策略 ?在請求分頁系統(tǒng)中，可采取兩種內(nèi)存分配策略，即 固定 和 可變 分配策略。 Operating System Page 90 2022/8/16 虛擬存儲器的引入 ?虛擬存儲器 定義 ?是指具有 請求調(diào)入功能 和 置換功能 ， 能從 邏輯上 對內(nèi)存容量加以擴(kuò)充的一種存儲器系統(tǒng) 。 Operating System Page 76 2022/8/16 段頁式存儲管理方式 ?地址變換過程 段頁式系統(tǒng)中的地址變換機(jī)構(gòu) 段表寄存器 段表始址 段表長度 ＞ 段號 S 頁號 P ＋ 段超長 段表 0 1 2 3 ＋ 頁內(nèi)地址 頁表 0 1 2 3 b 塊號 b 塊內(nèi)地址 頁表始址 頁表長度 Operating System Page 77 2022/8/16 第四章 存儲器管理 ?程序的裝入和鏈接 ?連續(xù)分配方式 ?基本分頁存儲管理 ?基本分段存儲管理 ?虛擬存儲器的基本概念 ?請求分頁存儲管理方式 ?頁面置換算法 ?請求分段存儲管理方式 Operating System Page 78 2022/8/16 虛擬存儲器的基本概念 ?交換與覆蓋 ?虛擬存儲器的引入 ?虛擬存儲器的實(shí)現(xiàn)方法 ?虛擬存儲器的特征 Operating System Page 79 2022/8/16 虛擬存儲器的基本概念 ?交換技術(shù)與覆蓋技術(shù) ?是在多道環(huán)境下擴(kuò)充內(nèi)存的方法，用以 解決在 較小的存儲空間中運(yùn)行較大程序 時遇到的矛盾 ?覆蓋技術(shù) 主要用在早期的操作系統(tǒng)中 ?交換技術(shù) 被廣泛用于小型分時系統(tǒng)中，交換技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了虛存技術(shù)的出現(xiàn) Operating System Page 80 2022/8/16 虛擬存儲器的基本概念 ?交換與覆蓋異同點(diǎn) ?共同點(diǎn)： 進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)主要放 在外存 ， 當(dāng)前需要 執(zhí)行的部分放在內(nèi)存 ， 內(nèi)外存之間進(jìn)行信息交換 ?不同點(diǎn)：如何控制交換？ Operating System Page 81 2022/8/16 虛擬存儲器的基本概念 ?覆蓋技術(shù) ?把程序劃分為若干個功能上相對獨(dú)立的程序段，按照其自身的邏輯結(jié)構(gòu)將那些 不會同時執(zhí)行 的程序段 共享同一塊內(nèi)存 區(qū)域 ?程序段先保存在磁盤上，當(dāng)有關(guān)程序段的前一部分執(zhí)行結(jié)束，把后續(xù)程序段調(diào)入內(nèi)存，覆蓋前面的程序段 （內(nèi)存“擴(kuò)大”了） ?覆蓋：一個作業(yè)的若干程序段，或幾個作業(yè)的某些部分 共享 某一個存儲空間 ?一般要求作業(yè)各模塊之間有明確的調(diào)用結(jié)構(gòu)，程序員要向系統(tǒng)指明覆蓋結(jié)構(gòu) ，然后由操作系統(tǒng)完成自動覆蓋 Operating System Page 82 2022/8/16 虛擬存儲器的基本概念 ?覆蓋技術(shù)的缺點(diǎn) ?對用戶不透明，增加了用戶負(fù)擔(dān) ?目前這一技術(shù)用于小型系統(tǒng)中的系統(tǒng)程序的內(nèi)存管理上 ?MSDOS的啟動過程中，多次使用覆蓋技術(shù)；啟動之后，用戶程序區(qū) TPA的高端部分與 Operating System Page 83 2022/8/16 虛擬存儲器的基本概念 ?交換技術(shù) 當(dāng)內(nèi)存空間緊張時，系統(tǒng)將內(nèi)存中某些進(jìn)程 暫時移到外存 ，把外存中某些進(jìn)程換進(jìn)內(nèi)存，占據(jù)前者所占用的區(qū)域，這種技術(shù)是進(jìn)程在內(nèi)存與外存之間的動態(tài)調(diào)度。 第一次訪問 ，是訪問內(nèi)存中的段表。 分段的目的是為了能更好地滿足用戶的需要 。 ? STORE 1,[B]|C。 內(nèi)存012345678910?作用：實(shí)現(xiàn) 頁號到物理塊號的映射 Operating System Page 49 2022/8/16 頁面與頁表 進(jìn)程 A頁表 0 0 頁號 塊號 1 1 2 4 3 5 4 8 5 9 …… …… 程序 A 0 0 程序 A 1 1 程序 B 0 2 程序 B 1 3 程序 A 2 4 程序 A 3 5 程序 B 2 6 程序 B 3 7 程序 A 4 8 內(nèi)存 程序 A 5 9 程序 A 0頁 1頁 2頁 3頁 4頁 5頁 n頁 程序 B 0頁 1頁 2頁 3頁 4頁 5頁 m頁 進(jìn)程 B頁表 0 2 頁號 塊號 1 3 2 6 3 7 …… …… Operating System Page 50 2022/8/16 基本分頁存儲管理 ?頁面與頁表 ?地址變換機(jī)構(gòu) ?兩級和多級頁表 Operating System Page 51 2022/8/16 地址變換機(jī)構(gòu) 頁表寄存器頁表始址 頁表長度 ＞ 頁號 (3) 頁 內(nèi) 地 址＋邏輯地址L越界中斷1塊號b頁表頁號012物理地址3Operating System Page 52 2022/8/16 2. 由于頁表是存放在內(nèi)存中的 ， 這使 CPU每次要存取一個數(shù)據(jù)時 ， 都要 兩次 訪問內(nèi)存 。 若給定一個邏輯地址空間中的地址為 A， 頁面的大小為 L， 則頁號 P和頁內(nèi)地址 d可按下式求得： 例如：其系統(tǒng)的頁面大小為 1KB， 設(shè) A=2170B， 則由下式可以求得 P= ， d= 。 根據(jù)離散分配時所用基本單位的不同，又可把離散分配方式分以下三種： 分頁存儲管理 分段存儲管理 段頁式存儲管理 Operating System Page 42 2022/8/16 存儲器管理 連續(xù)分配方式 離散分配方式 分頁存儲管理 分段存儲管理 基本分頁存儲管理 請求分頁存儲管理 基本分段存儲管理 請求分 段存儲管理 基本分頁存儲管理 基本分段存儲管理 請求分頁存儲管理 請求分 段存儲管理 段頁式存儲管理 虛擬存儲器 頁面置換算法 Operating System Page 43 2022/8/16 第四章 存儲器管理 ?程序的裝入和鏈接 ?連續(xù)分配方式 ?基本分頁存儲管理 ?基本分段存儲管理 ?虛擬存儲器的基本概念 ?請求分頁存儲管理方式 ?頁面置換算法 ?請求分段存儲管理方式 Operating System Page 44 2022/8/16 基本分頁存儲管理方式 在分頁存儲管理的方式中 ， 如果不具備頁面 對換 功能 ， 則稱為 基本的 （ 純 ） 分頁管理方式 ， 它不具有支持實(shí)現(xiàn)虛擬存儲器的功能 ， 它要求把每個作業(yè)全部裝入內(nèi)存后方能運(yùn)行 。 一般說來 ， 沒有硬件支持 ， 實(shí)現(xiàn)有效的存儲保護(hù)是困難的 。它們每一個都很小，不足以滿足分配要求；但其總和滿足分配要求。工作集。先進(jìn)先出置換算法 (FIFO)。內(nèi)存保護(hù) ? 2. 交換與覆蓋 ? 3. 連續(xù)分配管理方式 ? 4. 非連續(xù)分配管理方式 ? 分頁管理方式 。邏輯地址與物理地址空間 。 2022年新大綱 Operating System Page 4 2022/8/16 考查范圍與考查目標(biāo) ? 三、 內(nèi)存管理 ? (二 )