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正文內(nèi)容

[管理學(xué)]第四章存儲(chǔ)器管理(編輯修改稿)

2025-02-17 20:50 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 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 。 由于進(jìn)程的最后一頁經(jīng)常裝不滿一塊而形成了不可利用的碎片 , 稱之為“ 頁內(nèi)碎片 ” 。 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 2) 在分頁系統(tǒng)中的頁面其大小應(yīng)適中 。 頁面若太小 , 一方面雖然可使內(nèi)存碎片減小 , 從而減少了內(nèi)存碎片的總空間 , 有利于提高內(nèi)存利用率 , 但另一方面也會(huì)使每個(gè)進(jìn)程占用較多的頁面 , 從而導(dǎo)致進(jìn)程的頁表過長 , 占用大量內(nèi)存; 此外 , 還會(huì)降低頁面換進(jìn)換出的效率 ( 主要是增加換頁的頻率 ) 。 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 然而 , 如果選擇的頁面較大 , 雖然可以減少頁表的長度 , 提高頁面換進(jìn)換出的速度 ,但卻又會(huì)使頁內(nèi)碎片增大 。 因此 , 頁面的大小應(yīng)選擇得適中 , 且頁面大小應(yīng)是 2的冪 , 通常為 512 B~8 KB。 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 ? 例:設(shè)頁表項(xiàng)長度為 k字節(jié),頁面大小為 m字節(jié),一個(gè)作業(yè)的大小為 N字節(jié),試描述頁面大小變化與作業(yè)所占存儲(chǔ)空間變化的關(guān)系。 ? 分析:作業(yè)的頁數(shù): N/m;頁表項(xiàng)存儲(chǔ)長度:k*N/m??偞鎯?chǔ)空間: N+ k*N/m。假定 m減少x%??偞鎯?chǔ)空間變?yōu)椋? N+ k* N * /( m* (1 x%)) 。因此( N+ k* N /( m * (1 x%) ))/ ( N+ k*N/m)- 1=kN*x%/(mN+kN) 2. 地址結(jié)構(gòu) 分頁地址中的地址結(jié)構(gòu)如下: 頁號(hào) P 位移量 W 31 12 11 0 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 0 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 對某特定機(jī)器 , 其地址結(jié)構(gòu)是一定的 。 若給定一個(gè)邏輯地址空間中的地址為 A, 頁面的大小為 L, 則頁號(hào)P和頁內(nèi)地址 d可按下式求得: M OD LAdLAIN TP][????????3. 頁表 用戶程序0 頁1 頁2 頁3 頁4 頁5 頁…n 頁頁表頁號(hào) 塊號(hào)0 21 32 63 84 95… …內(nèi)存012345678910 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 ? 頁表是頁式存儲(chǔ)管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) , 它包括用戶程序空間的頁面與內(nèi)存塊的對應(yīng)關(guān)系 、 頁面的存儲(chǔ)保護(hù)和存取控制方面的信息 。 ? 頁號(hào) 內(nèi)存塊號(hào) 存取控制 狀態(tài) 其它 ? 在實(shí)際的系統(tǒng)中 , 為了節(jié)省存儲(chǔ)空間 , 在頁表中可以省去頁號(hào)這個(gè)表目 。 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 地址變換機(jī)構(gòu) 1. 基本的地址變換機(jī)構(gòu) 頁表寄存器頁表始址 頁表長度 > 頁號(hào) ( 3 ) 頁 內(nèi)地址+邏輯地址L越界中斷1塊號(hào)b頁表頁號(hào)012物理地址3 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 ? 例 1:有一系統(tǒng)采用頁式存儲(chǔ)管理 , 有一作業(yè)大小是 8KB, 頁大小為 2KB, 依次裝入內(nèi)存的第 A、 5塊 , 試將虛地址 0AFEH,1ADDH轉(zhuǎn)換成內(nèi)存地址 。 (D=1101) ? 虛地址 0AFEH ? 0000 1010 1111 1110 ? P= 1 W= 010 1111 1110 ? MR= 0100 1010 1111 1110 ? = 4AFEH 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 ? 虛地址 1ADDH ? 0001 1010 1101 1101 ? P= 3 ? W= 010 1101 1101 ? MR= 0010 1010 1101 1101=2ADDH 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 ? 例 2:有一系統(tǒng)采用頁式存儲(chǔ)管理,有一作業(yè)大小是 8KB,頁大小為 2KB,依次裝入內(nèi)存的第 5塊,試將虛地址 7145, 3412轉(zhuǎn)換成內(nèi)存地址 (十進(jìn)制 )。 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 ? 虛地址 3412 ? P= 3412 % 2048 = 1 ? W= 3412 mod 2048 ? = 1364 ? MR=9*2048+1364=19796 ? 虛地址 3412的內(nèi)存地址 ? 是: 19796 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 ? 虛地址 7145 ? P= 7145 % 2048 = 3 ? W= 7145 mod 2048 ? = 1001 ? MR=5*2048+1001=11241 ? 虛地址 7145的內(nèi)存地址是:11241 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 ? 在頁式存儲(chǔ)技術(shù)中 , 我們可看到每訪問一次內(nèi)存 , 就要做兩次訪問內(nèi)存的工作 , 即 , 查頁表時(shí)要作一次訪問內(nèi)存的工作 , 然后是訪問程序要求訪問的內(nèi)存 , 這樣 , 存取速度降低一倍 , 將會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的使用效率 。 在早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有的采用聯(lián)想存儲(chǔ)器的技術(shù)來加快查表的速度 , 有的采用寄存器做頁表 。 頁表寄存器頁表始址 頁表長度 > 頁號(hào) 頁 內(nèi)地址+邏輯地址L越界中斷塊號(hào)b頁表頁號(hào) 頁號(hào)輸入寄存器塊號(hào)bb快表d物理地址 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 2. 兩級(jí)和多級(jí)頁表 現(xiàn)代的大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) , 都支持非常大的邏輯地址空間 (232~264)。 在這樣的環(huán)境下 , 頁表就變得非常大 ,要占用相當(dāng)大的內(nèi)存空間 。 例如 , 對于一個(gè)具有 32位邏輯地址空間的分頁系統(tǒng) , 規(guī)定頁面大小為 4 KB即 212 B,則在每個(gè)進(jìn)程頁表中的頁表項(xiàng)可達(dá) 1兆個(gè)之多 。 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 假定 每個(gè)頁表項(xiàng)占用 1個(gè)字節(jié) , 故每個(gè)進(jìn)程僅僅其頁表就要占用 1 MB的內(nèi)存空間 , 而且還要求是連續(xù)的 。 顯然不符合頁式存儲(chǔ)管理的要求;因此可以采用這樣兩個(gè)方法來解決這一問題: ① 采用離散分配方式來解決難以找到一塊連續(xù)的大內(nèi)存空間的問題: ② 只將當(dāng)前需要的部分頁表項(xiàng)調(diào)入內(nèi)存 , 其余的頁表項(xiàng)仍駐留在磁盤上 , 需要時(shí)再調(diào)入 。 1. 兩級(jí)頁表 (TwoLevel Page Table) 邏輯地址結(jié)構(gòu)可描述如下: 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 101110780121742n第 0 頁頁表146…012…1023第 1 頁頁表11411501…1023外部頁表01234567……1141151468第 n 頁頁表1468012…1023內(nèi)存空間 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 具有兩級(jí)頁表的地址變換機(jī)構(gòu) 外部頁號(hào)P1P2外部頁內(nèi)地址 頁內(nèi)地址d邏輯地址+外部頁表寄存器外部頁表+ db頁表物理地址? ? 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 2. 多級(jí)頁表 對于 32位的機(jī)器 , 采用兩級(jí)頁表結(jié)構(gòu)是合適的;但對于64位的機(jī)器 , 如果頁面大小仍采用 4 KB即 212 B, 那么還剩下 52位 , 假定仍按物理塊的大小 (212位 )來劃分頁表 , 則將余下的 42位用于外層頁號(hào) 。 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 此時(shí)在外層頁表中可能有 4096 G個(gè)頁表項(xiàng) , 要占用 16384 GB的連續(xù)內(nèi)存空間 。 必須采用多級(jí)頁表 , 將外層頁表再進(jìn)行分頁 , 也是將各分頁離散地裝入到不相鄰接的物理塊中 ,再利用第 2級(jí)的外層頁表來映射它們之間的關(guān)系 。 基本分頁存儲(chǔ)管理方式 對于 64位的計(jì)算機(jī) , 如果要求它能支持 264(=1844744 TB)規(guī)模的物理存儲(chǔ)空間 , 則即使是采用三級(jí)頁表結(jié)構(gòu)也是難以辦到的;而在當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用中也無此必要 。 基本分段存儲(chǔ)管理方式 分段存儲(chǔ)管理方式的引入 引入分段存儲(chǔ)管理方式 , 主要是為了滿足用戶和程序員 1) 2) 信息共享 3) 信息保護(hù) 4) 5) 動(dòng)態(tài)鏈接 分段系統(tǒng)的基本原理 1. 分段 分段地址中的地址具有如下結(jié)構(gòu)
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