【正文】 狀態(tài)位 P 訪問字段 A 修改位 M 外存地址 現(xiàn)對其中各字段說明如下： （ 1）狀態(tài)位 (存在位 )P。 用于指示該頁是否調(diào)入內(nèi)存，供程序訪問時參考。 （ 2）訪問字段 A。 用于記錄本頁在一段時間內(nèi)被訪問的次數(shù)，或最近已有多長時間未被訪問，提供給置換算法選擇換出頁面時參考。 （ 3）修改位 M。 表示該頁在調(diào)入內(nèi)存后是否被修改過。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，在置換該頁時就不須將該寫回到外存上，以減少系統(tǒng)的開銷和啟動磁盤的次數(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。 （ 4）外存地址。 用于指出該頁在外存上的地址，通常是物理塊號，供調(diào)入該頁時使用。 Operating System Page 115 2022/8/16 Operating System Page 116 2022/8/16 Operating System Page 117 2022/8/16 2. 改進(jìn)型 Clock置換算法 在將一個頁面換出時 ， 如果該頁已被修改過 ， 便須將它重新寫到磁盤上；但如果該頁未被修改過 ， 則不必將它拷回磁盤 。 同時滿足兩條件的頁面作為首選淘汰的頁 。 頁號 物理塊號 狀態(tài)位 P 訪問字段 A 修改位 M 外存地址 Operating System Page 118 2022/8/16 頁號 物理塊號 狀態(tài)位 P 訪問字段 A 修改位 M 外存地址 現(xiàn)對其中各字段說明如下： （ 1）狀態(tài)位 (存在位 )P。 用于指示該頁是否調(diào)入內(nèi)存，供程序訪問時參考。 （ 2）訪問字段 A。 用于記錄本頁在一段時間內(nèi)被訪問的次數(shù)，或最近已有多長時間未被訪問，提供給置換算法選擇換出頁面時參考。 （ 3）修改位 M。 表示該頁在調(diào)入內(nèi)存后是否被修改過。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，在置換該頁時就不須將該寫回到外存上，以減少系統(tǒng)的開銷和啟動磁盤的次數(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 。 （ 4）外存地址。 用于指出該頁在外存上的地址，通常是物理塊號，供調(diào)入該頁時使用。 Operating System Page 119 2022/8/16 CLOCK置換算法 ? ? (1) 從指針?biāo)甘镜漠?dāng)前位置開始， 掃描循環(huán)隊(duì)列， 尋找 A=0且 M=0的第一類頁面， 將所遇到的第一個頁面作為所選中的淘汰頁。 在 第一次掃描期間不改變訪問位 A ? (2) 如果第一步失敗，即查找一周后未遇到第一類頁面， 則開始第二輪掃描， 尋找 A=0且 M=1的第二類頁面，將所遇到的第一個這類頁面作為淘汰頁。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。 然后 重復(fù)第一步 ，如果仍失敗，必要時再重復(fù)第二步，此時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） 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)度頁面所需時間比進(jìn)程實(shí)際運(yùn)行的時間還多，此時系統(tǒng)效率急劇下降，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。這種現(xiàn)象稱為顛簸或抖動 ?原因 ? 頁面淘汰算法不合理 ? 分配給進(jìn)程的物理頁面數(shù)太少 ? 陳向群 《 現(xiàn)代操作系統(tǒng) 》 Operating System Page 122 2022/8/16 系統(tǒng)顛簸（抖動） Thrashing ?系統(tǒng)顛簸： 剛剛被淘汰出去的頁很快又被訪問，需要重新調(diào)入；但是，調(diào)入不久又再次被淘汰出去。如此反復(fù)，使得整個系統(tǒng)的頁面替換非常頻繁，使大部分機(jī)器時間都用在來回進(jìn)行的頁面調(diào)度上，這種局面稱為系統(tǒng)顛簸（ thrashing) ?結(jié)果： 缺頁率急劇增加，內(nèi)存有效存取時間加長，系統(tǒng)吞吐量驟減；系統(tǒng)已基本不能完成什么任務(wù)。 ?產(chǎn)生原因： 如果 CPU利用率太低，調(diào)度程序就會增加多道程序度，將新進(jìn)程引入系統(tǒng)中。新進(jìn)程啟動運(yùn)行，導(dǎo)致缺頁，從其他進(jìn)程中取幀，進(jìn)行換入換出。 Operating System Page 123 2022/8/16 系統(tǒng)顛簸（抖動） Thrashing ?防止系統(tǒng)顛簸 (抖動 )方法： ?采用局部置換策略： 如果一個進(jìn)程出現(xiàn)抖動，它不能從另外的進(jìn)程取幀、不會引發(fā)其它進(jìn)程出現(xiàn)抖動，使抖動局限于一個小范圍內(nèi)。 ?利用工作集策略防止抖動 ?掛起某些進(jìn)程： 優(yōu)先級低、缺頁進(jìn)程、最大的進(jìn)程等 Operating System Page 124 2022/8/16 系統(tǒng)顛簸（抖動） － 工作集（駐留集） ? 工作集 :就是一個進(jìn)程在某一小段時間 ?內(nèi)訪問頁面的集合。如用WS(ti)表示在 ti－ ?到 ti之間所訪問的不同頁面，則它就是進(jìn)程在時間ti的工作集。 ? 如果頁面正在使用，它就落在工作集中；如果不再使用，它將不出現(xiàn)在相應(yīng)的工作集中，所以，工作集是程序局部性的近似表示。 … 2 6 1 5 7 7 7 7 5 1 6 2 3 4 1 2 3 4 4 4 3 4 3 4 4 4 1 3 2 3 4 4 4 3 4 4 … 對于給定的頁面走向，如果 ?＝ 10次存儲訪問，在 t1時刻的工作集是 WS(t1)=(1,2,5,6,7)，在 t2時刻，工作集是 WS(t2)=(3,4) t1 ? t2 ? Operating System Page 125 2022/8/16 系統(tǒng)顛簸（抖動） － 工作集頁面置換法 ?工作集精確度與 ?的選擇有關(guān)。如果 ?太小，那么它不能包含整個局部；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。 ?利用工作集模型可以進(jìn)行頁面置換。 工作集頁面置換法 基本思想：找出一個不在工作集中的頁面，把它淘汰。 ?利用工作集模型可以防止抖動。 ? OS監(jiān)視每個進(jìn)程的工作集，并且給它分配工作集所需的內(nèi)存塊。 ?若有足夠多的額外內(nèi)存塊，就可裝入另一個進(jìn)程。 ?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就會選擇掛起一個進(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。 ?掛起的進(jìn)程可以在以后重啟。 Operating System Page 126 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 127 2022/8/16 請求分段存儲管理方式 ?請求分段中的硬件支持 ?分段的共享與保護(hù) Operating System Page 128 2022/8/16 請求分段中的硬件支持 ?段表機(jī)制 ?存取方式 用于標(biāo)識本分段存取屬性是只執(zhí)行、只讀還是允許讀 /寫 ?存在位 P 用于指示該段是否已調(diào)入內(nèi)存 ?訪問字段 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 表示該段在調(diào)入內(nèi)存后是否被修改過 ?外存地址 本段在外存上的地址，盤塊塊號 ?增補(bǔ)位 本段在運(yùn)行過程中是否做過動態(tài)增長 段名 段長 段的基址 存取方式 訪問字段 A 修改位M 存在位P 增補(bǔ)位 外存始址 Operating System Page 129 2022/8/16 請求分段中的硬件支持 虛段 S 不在內(nèi)存阻塞請求進(jìn)程內(nèi)存中有合適的空閑區(qū)嗎？從外存讀入段 S修改段表及內(nèi)存空區(qū)鏈喚醒請求進(jìn)程返回空區(qū)容量總和能否滿足？空區(qū)拼接，以形成一個合適的空區(qū)淘汰一個或幾個實(shí)段，以形成一個合適空區(qū)否否是是 請求分段系統(tǒng)中的中斷處理過程 從中可以看出 ， 對缺段中斷的處理要比對缺頁中斷的處理復(fù)雜 ， 因?yàn)槎问遣欢ㄩL的 。 Operating System Page 130 2022/8/16 請求分段存儲管理方式 ?請求分段中的硬件支持 ?分段的共享與保護(hù) Operating System Page 131 2022/8/16 分段的共享與保護(hù) ?分段保護(hù) ?越界檢查 ?存取控制檢查 ? 只讀 ? 只執(zhí)行 ? 讀 /寫 ?環(huán)保護(hù)機(jī)構(gòu) ? 低編號的環(huán)具有高優(yōu)先權(quán)，操作系統(tǒng)位于最核心環(huán) ? 一個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) ? 一個程序可以調(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 132 2022/8/16 3. 分段保護(hù) 3）環(huán)保護(hù)機(jī)構(gòu) 它是一種功能較完善的保護(hù)機(jī)構(gòu)。在該機(jī)制中規(guī)定：低編號的環(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。 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 133 2022/8/16 3. 分段保護(hù) 3）環(huán)保護(hù)機(jī)構(gòu) 它是一種功能較完善的保護(hù)機(jī)構(gòu)。在該機(jī)制中規(guī)定：低編號的環(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。 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 134 2022/8/16 3. 分段保護(hù) 3）環(huán)保護(hù)機(jī)構(gòu) 它是一種功能較完善的保護(hù)機(jī)構(gòu)。在該機(jī)制中規(guī)定：低編號的環(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。 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)。 (外環(huán)可請求內(nèi)環(huán)服務(wù) ) Operating System Page 135 2022/8/16 分段的共享與保護(hù) 環(huán)保護(hù)機(jī)構(gòu) 調(diào)用 返回調(diào)用返回環(huán) 0環(huán) 1環(huán) 2( a ) 程序間的控制傳輸數(shù)據(jù)訪問環(huán) 0環(huán) 1環(huán) 2( b ) 數(shù)據(jù)訪問數(shù)據(jù)訪問Operating System Page 136 2022/8/16