【正文】 在環(huán)系統(tǒng)中，程序的訪問和調(diào)用應(yīng)遵循以下規(guī)則： （ 1）一個(gè)程序可以訪問駐留在相同環(huán)或較低特權(quán)環(huán)中的數(shù)據(jù)； （ 2）一個(gè)程序可以調(diào)用駐留在相同環(huán)或較高特權(quán)環(huán)中的服務(wù)。 Operating System Page 123 2022/8/16 系統(tǒng)顛簸（抖動(dòng)） Thrashing ?防止系統(tǒng)顛簸 (抖動(dòng) )方法： ?采用局部置換策略： 如果一個(gè)進(jìn)程出現(xiàn)抖動(dòng)，它不能從另外的進(jìn)程取幀、不會(huì)引發(fā)其它進(jìn)程出現(xiàn)抖動(dòng)，使抖動(dòng)局限于一個(gè)小范圍內(nèi)。 用于指示該頁是否調(diào)入內(nèi)存，供程序訪問時(shí)參考。即淘汰沒有使用的時(shí)間最長的頁。 由于它的基本原理與分頁及分段時(shí)的情況相似，故在此不再詳述。 161。根據(jù)回收區(qū)的位置，有四種情況需處理： ? 回收區(qū)與插入點(diǎn)的 前一個(gè) 空閑分區(qū)相鄰接 ? 回收區(qū)與插入點(diǎn)的 后一個(gè) 空閑分區(qū)相鄰接 ? 回收區(qū)同時(shí)與插入點(diǎn)的 前、后 兩個(gè)分區(qū)相鄰接 ? 回收區(qū)不與任何空閑區(qū)鄰接 Operating System Page 25 2022/8/16 動(dòng)態(tài)分區(qū)分配 空閑區(qū) 回收區(qū) 回收區(qū) 空閑區(qū) 空閑區(qū) 回收區(qū) 空閑區(qū) 回收區(qū) 情況 1 情況 2 情況 3 情況 4 Operating System Page 26 2022/8/16 2) 回收內(nèi)存 回收區(qū) F1 F2 回收區(qū) F2 回收區(qū) F1 回收區(qū) 回收區(qū) Operating System Page 27 2022/8/16 動(dòng)態(tài)分區(qū)分配 ?碎片問題 ?經(jīng)過一段時(shí)間的分配回收后，內(nèi)存中存在很多很小的空閑塊。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 。 一般說來 ， 沒有硬件支持 ， 實(shí)現(xiàn)有效的存儲(chǔ)保護(hù)是困難的 。 ? STORE 1,[B]|C。 Operating System Page 90 2022/8/16 虛擬存儲(chǔ)器的引入 ?虛擬存儲(chǔ)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(chǔ)器系統(tǒng) 。 用于指示該頁是否調(diào)入內(nèi)存，供程序訪問時(shí)參考。由于內(nèi)存中的每一頁都在外存上保留一份副本，因此，若未被修改，在置換該頁時(shí)就不須將該寫回到外存上，以減少系統(tǒng)的開銷和啟動(dòng)磁盤的次數(shù)；若已被修改，則必須將該頁重寫到外存上，以保證外存中所保留的始終是最新副本 。如果 ?太小，那么它不能包含整個(gè)局部；如果 ?為無窮大，那么工作集合是進(jìn)程執(zhí)行所碰到的所有頁的集合。在該機(jī)制中規(guī)定：低編號(hào)的環(huán)具有高優(yōu)先權(quán)， OS核心處于 0環(huán)內(nèi)；某些重要的實(shí)用程序和操作系統(tǒng)服務(wù)，占居中間環(huán)；而一般的應(yīng)用程序，則被安排在外環(huán)上。 ?如果所有工作集之和增加以至于超過了可用內(nèi)存塊的總數(shù)，則 OS就會(huì)選擇掛起一個(gè)進(jìn)程，把它 的頁寫出去，將它的內(nèi)存塊分配給其它其它進(jìn)程。 然后 重復(fù)第一步 ，如果仍失敗，必要時(shí)再重復(fù)第二步，此時(shí)就一定能找到被淘汰的頁 A = 0M = 0A = 0M = 1A = 1M = 0A = 1M = 1NN N換 出Operating System Page 120 2022/8/16 頁面置換算法 ?影響缺頁次數(shù)的因素 ? 分配給進(jìn)程的 物理頁面數(shù) ? 頁面本身的 大小 ? 程序的 編制方法 ? 頁面 淘汰算法 Operating System Page 121 2022/8/16 頁面置換算法 ?性能問題 ?顛簸（抖動(dòng)） 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。 （ 4）外存地址。于是可組合出以下三種適用的策略 ? 固定分配局部置換 (Fixed Allocation, Local Replacement) ? 可變分配全局置換 (Variable Allocation, Global Replacement) ? 可變分配局部置換 (Variable Allocation, Local Replacemen Operating System Page 101 2022/8/16 請求分頁存儲(chǔ)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 102 2022/8/16 1. 何時(shí)調(diào)入頁面 2. 從何處調(diào)入頁面 3. 頁面調(diào)入過程 Operating System Page 103 2022/8/16 調(diào)頁策略 ?何時(shí)調(diào)入頁面 ?預(yù)調(diào)頁策略 ? 采用一種以預(yù)測為基礎(chǔ)的預(yù)調(diào)頁策略，將那些預(yù)計(jì)在不久之后便會(huì)被訪問的頁面預(yù)先調(diào)入內(nèi)存，成功率 50% ?請求調(diào)頁策略 ? 當(dāng)進(jìn)程在運(yùn)行中需要訪問某部分程序和數(shù)據(jù)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)其所在的頁面不在內(nèi)存，便提出請求，由 OS將其所需頁面調(diào)入內(nèi)存 ? 目前的虛擬存儲(chǔ)中大多采用此種策略 Operating System Page 104 2022/8/16 2. 從何處調(diào)入頁面 在請求分頁系統(tǒng)中的外存分為兩部分： 通常 ， 由于對換區(qū)是采用連續(xù)分配方式 ， 而文件是采用離散分配方式 ， 故對換區(qū)的磁盤 I/O速度比文件區(qū)的高 。 (3) 分頁的作業(yè)地址空間是一維的 ， 即單一的線性地址空間 ， 程序員只需利用一個(gè)記憶符 ， 即可表示一個(gè)地址； 而分段的作業(yè)地址空間則是二維的 ， 程序員在標(biāo)識(shí)一個(gè)地址時(shí) ， 既需給出段名 ， 又需給出段內(nèi)地址 。 ? 物理塊： 內(nèi)存按頁的大小劃分為大小相等的區(qū)域， 稱為物理塊（物理頁面，頁框 (frame)，幀）， 同樣加以編號(hào)，如 0＃塊、 1＃塊等等 ? 在為進(jìn)程分配內(nèi)存時(shí)，以塊為單位將進(jìn)程中的若干個(gè)頁分別裝入到多個(gè)可以不相鄰接的物理塊中。時(shí)鐘置換算法 (CLOCK)。最近最少使用置換算法 (LRU)。 Operating System Page 45 2022/8/16 基本分頁存儲(chǔ)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 46 2022/8/16 頁面與頁表 ? ? ? 頁面： 將一個(gè)進(jìn)程的邏輯地址空間分成若干個(gè)大小相等的片，稱為 頁面或頁 ，并加以編號(hào)，從 0開始編制頁號(hào)，頁內(nèi)地址是相對于 0編址。 Operating System Page 66 2022/8/16 (2) 頁的大小固定且由系統(tǒng)決定 ， 由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁號(hào)和頁內(nèi)地址兩部分 ， 是由機(jī)器硬件實(shí)現(xiàn)的 ， 因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的頁面； 而段的長度卻不固定 ， 決定于用戶所編寫的程序 ， 通常由編譯程序在對源程序進(jìn)行編譯時(shí) ， 根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分 。在進(jìn)行置換時(shí)，也可采取兩種策略，即 全局置換 和 局部置換 。由于內(nèi)存中的每一頁都在外存上保留一份副本，因此，若未被修改，在置換該頁時(shí)就不須將該寫回到外存上，以減少系統(tǒng)的開銷和啟動(dòng)磁盤的次數(shù)；若已被修改，則必須將該頁重寫到外存上，以保證外存中所保留的始終是最新副本。在第二輪掃描期間， 將所有掃描過的頁面的訪問位A都置 0 ? (3) 如果第二步也失敗，亦即未找到第二類頁面，則將 指針返回到開始 的位置，并將 所有的訪問位 A復(fù) 0。 ?若有足夠多的額外內(nèi)存塊，就可裝入另一個(gè)進(jìn)程。 在環(huán)系統(tǒng)中，程序的訪問和調(diào)用應(yīng)遵循以下規(guī)則： （ 1）一個(gè)程序可以訪問駐留在相同環(huán)或較低特權(quán)環(huán)中的數(shù)據(jù)； (內(nèi)環(huán)可訪問外環(huán)數(shù)據(jù) ) （ 2）一個(gè)程序可以調(diào)用駐留在相同環(huán)或較高特權(quán)環(huán)中的服務(wù)。 ?利用工作集模型可以進(jìn)行頁面置換。 （ 4）外存地址。 （ 2）訪問字段 A。其邏輯容量由 內(nèi)存容量和外存容量之和 所決定，其運(yùn)行 速度 接近于 內(nèi)存速度，而其 成本卻又接近于外存。 ?信息共享 ? 程序與數(shù)據(jù)的共享是以信息的邏輯單位為基礎(chǔ) ?信息保護(hù) ?動(dòng)態(tài)增長 ?動(dòng)態(tài)鏈接 Operating System Page 58 2022/8/16 基本分段存儲(chǔ)管理 ?分段存儲(chǔ)管理方式的引入 ?分段系統(tǒng)的基本原理 ?信息共享 ?段頁式存儲(chǔ)管理方式 Operating System Page 59 2022/8/16 分段系統(tǒng)的基本原理 ?分段 ?分段存儲(chǔ)管理方式中，作業(yè)的地址空間被分成若干個(gè) 段 (segment)，每個(gè)段定義了一組邏輯信息 ?分段地址中的地址具有如下結(jié)構(gòu) ?分段方式已得到許多編譯程序的支持 段號(hào) 段內(nèi)地址 31 16 15 0 216=26*210=64K 216=26*210=64K Operating System Page 60 2022/8/16 分段系統(tǒng)的基本原理 ?段表 它記錄了段號(hào)，段的首（地）址和長度之間的關(guān)系 每一個(gè)程序設(shè)置一個(gè)段表，放在內(nèi)存 ,屬于進(jìn)程的現(xiàn)場信息 段號(hào) 0 1 2 段首址 段長度 58K 20K 100K 110K 260K 140K Operating System Page 61 2022/8/16 分段系統(tǒng)的基本原理 作業(yè)空間 (MAIN)＝ 0 0 30K (X)＝ 1 0 20K (D)＝ 2 0 15K (S)＝ 3 0 10K (MAIN)＝ 0 30K (X)＝ 1 20K (D)＝ 2 15K (S)＝ 3 10K 0 40K 80K 120K 150K 內(nèi)存空間 30K 20K 15K 10K 40K 80K 120K 150K 段長 基址 段號(hào) 段表 0 1 2 3 利用段表實(shí)現(xiàn)地址映射 Operating System Page 62 2022/8/16 分段系統(tǒng)的基本原理 ?硬件支持 ?系統(tǒng)設(shè)置一對寄存器 ?段表始址寄存器 用于保存正在運(yùn)行進(jìn)程的段表的始址 ?段表長度寄存器 用于保存正在運(yùn)行進(jìn)程的段表的長度 Operating System Page 63 2022/8/16 分段系統(tǒng)的基本原理 控制寄存器 段表始址 段表長度 ＞ 2 100 ＋ 段號(hào) S 越界 1 K 段長 600 段號(hào) 0 1 2 3 6 K 4 K 500 200 8 K 9200 基址 位移量 W ＋ 8292 8K 8292 8692 主存 物理地址 邏輯地址 分段系統(tǒng)的地址變換過程 Operating System Page 64 2022/8/16 段表始址寄存器 段表長度寄存器 邏輯地址 Cl Cb + 段號(hào) S 段內(nèi)地址 d 比較 比較 b + d 段 表 S= Cl 快表 物理地址 l b . . . S l b 地址越界 d=l d=l 地址映射及存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制 地址越界 地址越界 比較